网络传输与加密

Posted 2020-12-28 kid551

网络传输与加密

让我们先回顾一下上次的验证过程，如下图

 

 

有了“原信息”和它对应的“md5签名字符串”，我们就可以做最基本的信息验证：通过md5签名字符串的一致性，来保障我们收到的信息没有受到更改。

P.S.：由于签名signature在后续文章中会另有所指，为区分md5签名字符串，我们将md5签名字符串的叫法，更改为md5指纹字符串。意思同签名是一样的，就是A之所以是A的证据、特征，可以用签名来表示，也可以用指纹来表示。这里，我们开始将md5字符串对应的这个特征，称作md5指纹。

但一个容易发现的漏洞是，如果“原信息”和“md5指纹字符串”同时被修改了该怎么办？原信息被代提成了伪信息，而md5指纹字符串也被替换成了伪信息所生成的md5码，这时候，原有的验证过程都可以走通，根本无法发现信息被修改了或者替换了。

 

 

为了解决这个问题，在工业实践中便会将验证和加密进行组合使用。除了单纯的组合，还会引入一些基本的小技巧。

例如，因为md5的验证算法是公开的，所以很容易生成一份信息的md5指纹字符串，从而对原信息进行伪造。那么，可以不可以让人无法或者说难于伪造这份信息的md5指纹字符串呢？

一个小技巧是：并不提供原信息的md5验证码，而是提供“原信息+a key”的md5指纹字符串：

 

 

这个key，就是一串如“2d2316235b41924ac7c4b194661d2984”这样的随机字符串，它由“发信人”和“收信人”分别单独保存。

这时候，我们的验证流程就变成了：

• 发件人将“原信息”和“key”一起打包，生成一个md5指纹字符串。再将原信息和md5指纹字符串发送出去。

• 收件人收到信息后，将“接受信息”和“key”一起打包，生成一个md5字符串，再与接收到的md5字符串比较，看它们是否一致。

在这样的情况下，即便是原信息和md5字符串同时被修改了，但因为伪造者并不知道这个md5字符串是在原有信息的基础上，增加了什么样的一个key字符串来生成的，他就几乎不可能提供一个“原信息+key”的md5字符串。因为他无法逆向推导出那个key长成什么样。而这个“几乎不可能”，是由md5加密算法所保证的。

另一种保障“原信息”和“md5指纹字符串”的方式，是直接考虑把md5验证码做加密。这种方式并不同上面的小技巧相冲突，事实上它完全可以和上面的技巧结合，构造出更安全的方式。但为了降低理解的困难程度，让我们先暂时抛开上面的小技巧，只是单纯地考虑“原信息”“md5指纹字符串”和“md5字符串加密”这三样东西。

还是回到刚开头提到的核心想法，为什么仅有“原信息”和“md5指纹字符串”是不安全的？因为这两者的对应关系是由一个已知的算法连通的。之前的小技巧，是把这个用于连通的“已知”算法，通过一个私密的key，巧妙地把这个公开的“已知”算法变成了一个“未知”的算法，从而无法制造出对应的md5指纹字符串。

所以，这里的重点其实是，你没办法去伪造md5指纹字符串。

基于这样的考虑，我们还可以用别的方式，让其他人依旧无法伪造出md5指纹字符串，例如，你根本就不知道这个md5指纹字符串长什么样！

怎么做呢？那就是，我不再提供“原信息和md5指纹”的组合，而是提供“原信息”和“用私钥加密后的md5指纹”，也即是把md5指纹又做了一次乱码。

你或许会问，加密了md5有什么用？不是照样可以直接把信息和md5指纹同时换掉吗？

没错，你是可以这样做，但是，这时候作为接收方来讲，他的接受验证过程，已经变成了：

1. 用公钥解密，得到一串字符串，当作原信息的md5指纹。

2. 将md5函数作用在接收到的信息，得到一个本地生成的md5指纹。

3. 将本地生成的md5指纹和原md5指纹做比较。

所以，即便是你替换了原信息和md5指纹，但如果这个md5指纹没有被私钥加密过，那么按照上述步骤，通过公钥解密出来的字符串，便不会是相应的md5指纹，而是一串不知所云的乱码。从而，你必须通过私钥加密，才可以伪造md5指纹来欺骗接收方。

这个被加密了的md5指纹，也被称作数字签名（digital signature）。

此时，所有的安全问题，便落在了这个“私钥”上。只要它不被窃取，你发送的信息便是安全的、可以得到验证的。

那么，如何保证你的“私钥”不被窃取呢？使用网络传输吗？万一在半路上被劫走篡改怎么办？基于此，更为安全妥当的办法，便是使用物理传输，直接在现实中，手把手的将秘钥给发送方。

我们在生活中遇到过这样的情况吗？当然！还记得银行的网银盾么？为什么银行要煞费苦心地给你一个U盘？因为里面存放着你用来加密的私钥啊！（以及之后我们会谈到的证书）相比于通过网络连接将私钥发放给客户，直接通过现实中的实物来传递私钥，是更加可靠的。

 

 

 

 

 

近期回顾

《不是不屑，而是自保》
《网络传输与加密》
《为什么需要提前撰写Spec文档》

 

 

如果你喜欢我的文章或分享，请长按下面的二维码关注我的微信公众号，谢谢！

 

 

 

   

更多信息交流和观点分享，可加入知识星球：