一个加密通信过程

Posted 2020-09-14 新手酱油

公钥密码体制(public-key cryptography)

公钥密码体制分为三个部分，公钥，私钥，加密解密算法。

加密：通过加密算法和公钥对内容（也称明文）进行加密，得到密文。加密过程要用到公钥。

解密：通过解密算法和公钥对密文进行解密，得到明文。解密过程需要用到私钥

由公钥加密的内容，只能由私钥解密；由私钥加密的内容，只能由公钥解密。

对称加密算法（symmetric key algorithms）

解密与加密使用密钥是相同的

非对称加密算法（asymmetric key algorithms）

加密使用的密钥和解密使用的密钥是不相同的。

RSA

RSA密码体制是一种公钥密码体制的一种算法

签名

签名就是在信息的后面再加上一段内容，可以证明信息没有被修改过。一般是对传输明文做一个hash计算得到一个hash值（此过程不可逆），将hash值增加到明文后，统一加密后进行传送。对方收到后进行解密，hash校验，确保信息不被恶意修改。

一个加密通信过程

• 第一回合

“客户”--->"服务器"：你好

“服务器”--->“客户”：你好，我是服务器

//此最原始的非加密方式进行通信，服务器很容易就被hacker冒充，从而截获信息

• 第二回合（解决服务端被冒充的漏洞）

“客户”--->“服务器”：你好   //客户有一个服务器发布的公钥

"服务器"--->“客户”：你好，我是服务器   

“客户”---->“服务器”：向我证明你是服务器  //防止服务器被hacker冒充

"服务器"---->“客户”：你好，我是服务器{你好，我是服务器}[私钥|RSA]

“客户”---->“服务器”:{我的账号是aaa，密码是123，我银行卡的余额是多少}[公钥|RSA]

“服务器”---->"客户"：{你的余额是100元}[私钥|RSA]

//此处服务器用发来一段明文和私钥加密的明文，客户端用公钥解密，后对比明文，如一致，则说明此对端确实拥有对应的私钥，确实是可信服务器

//第二回合的漏洞在于：公钥是不同客户都会拥有的，故导致服务器发送给某一个客户的密文（其余额），能够被拥有公钥的所有客户解密，从而导致信息泄漏

• 第三回合（解决服务端到某个客户的通信，对所有客户可见漏铜）

“客户”--->“服务器”：你好   //客户有一个服务器发布的公钥

"服务器"--->“客户”：你好，我是服务器   

“客户”---->“服务器”：向我证明你是服务器  //防止服务器被hacker冒充

"服务器"---->“客户”：你好，我是服务器{你好，我是服务器}[私钥|RSA]

“客户”--->“服务器”：{我们后面通信用对称加密来进行，这是对称加密算法和密钥}[公钥|RSA]

“服务器”-->"客户"：{ok， 收到}[密钥|对称加密算法]

“客户”---->“服务器”:{我的账号是aaa，密码是123，我银行卡的余额是多少}[密钥|对称加密算法]

“服务器”---->"客户"：{你的余额是100元}[密钥|对称加密算法]

//上述过程都是基于客户能够安全获得服务器发布的公钥。

//获取公钥无外乎两种方式：1、把公钥放到互联网的某个地方的一个下载地址，事先给“客户”去下载；2、每次和“客户”开始通信时，“服务器”把公钥发给“客户”

但是这两种方法都存在弊端：对于1方法，客户根本没有办法确认这个下载地址是不是服务器发布的，下载的公钥不可信；对于2方法，任何荣都可以生成公钥、私钥对，无法确认公钥到底是服务器还是hacker的。

这些问题的根源都来自于客户端无法确认公钥与服务器的对应关系，不知道公钥是来自真正的服务器还是hacker。

为了解决此问题，从而产生的数字证书，数字证书可以保证数字证书里公钥确实是这个证书的所有者（subject）的，或者证书可以用来确认对方的身份。

• 第四回合（解决最初的公钥传递到客户的问题）

“客户”--->“服务器”：你好  

"服务器"--->“客户”：你好，我是服务器  ，这是我的数字证书（客户收到数字证书后，验证客服务端是否可行）

“客户”---->“服务器”：向我证明你是服务器，这是一个随机字符串 

"服务器"---->“客户”：你好，我是服务器{一个随机字符串hash后密文}[私钥|RSA]//客户收到对应的响应，解密后与随机字符串的hash结果进行比较。此处将随机字符串hash后加密，可以防止破解密钥

“客户”--->“服务器”：{我们后面通信用对称加密来进行，这是对称加密算法和密钥}[公钥|RSA]

“服务器”-->"客户"：{ok， 收到}[密钥|对称加密算法]

“客户”---->“服务器”:{我的账号是aaa，密码是123，我银行卡的余额是多少}[密钥|对称加密算法]

“服务器”---->"客户"：{你的余额是100元}[密钥|对称加密算法]

//通过四个回合的改进：通信过程还有以下几个问题：

1、检查证书完毕后，客户发送一个随机的字符串给服务器，确认其是否有对应的密钥，这导致客户可以用一个简单有规律的字符串，去给服务端加密获得密文，这样可以分析私钥的规律，从而可能导致私钥泄露

解决：服务器收到随机字符串后，对其hash后进行加密传输到客户，客户解密后与原随机字符串hash结果比较。

2、在双方通信的过程中，黑客可以截获发送了的加密内容，虽然无法破解此内容，但他可以扰乱通信过程。

解决：这个是给通信内容的包进行编号，从而确保每个包都含有一个序号或一个随机值，对端会丢掉之前出现过的信息，

3、hacker可以篡改截获后的密文，从而破坏服务器和客户之间的正常通信

解决：在信息后加一个数字签名，对端收到后，对其内容进行完整性校验