加密算法与随机数生成算法

Posted 2020-09-18 RickyShilx

使用安全可靠的加密算法和随机数生成算法

密钥管理

在密码学里有个基本原则：密码系统的安全性应该依赖于密钥的复杂性，而不是算法的保密性。

在安全领域里，选择一个足够安全的加密算法不是困难的事，难的是密钥管理。在密钥管理中常见的错误是，将密钥硬编码在代码里。硬编码的密钥容易泄露：

① 代码被广泛传播（开源软件，商业软件的二进制文件，逆向工程反编译）。安全方案：通过 Diffie-Hellman 交换密钥体系，生成公私密钥来完成密钥的分发。

② 软件开发团队的成员都能看到代码，从而获知密钥，如果人员流动性较大，则密钥的保密性无法保证。安全方案：改善密钥管理，限制代码读写权限等。

Web 应用中常见做法：将密钥（包括密码）保存在配置文件或数据库中，在使用时由程序读取并加载至内存。密钥所在的配置文件或数据库需要严格的控制访问权限，同时也要确保运维或 DBA 中具有访问权限的人员越少越好。在应用发布到生产环境时需要重新生成新的密钥或密码，以免与测试环境中使用的密钥相同。

密钥管理的主要目的是为了防止密钥从非正常渠道泄露。定期更换密钥是一种有效的做法。一个比较安全的密钥管理系统，可以将所有的密钥（包括敏感的配置文件）都集中保存在一个服务器或集群上，并通过 Web Service 的方式提供获取密钥的 API。每个 Web 应用在需要使用密钥时，通过带认证信息的 API 请求密钥管理系统，动态获取密钥。Web 应用不能呢把密钥写入本地文件中，只加载到内存。密钥集中管理降低了系统对密钥的耦合性，也有利于定期更换密钥。

使用可靠的伪随机数算法

伪随机数是通过一些数学算法生成的随机数，并非真正的随机数。密码学上的安全伪随机数是不可压缩的。对应的真随机数通常由物理系统产生，比如电压的波动、空中电磁波的噪声等。

安全的随机数生成算法：在 Java 中，可以使用 java.security.SecureRandom；在 Linux 中，可以使用 /dev/random 或者 /dev/urandom；在 php5.3.0 及之后的版本中，若支持 OpenSSL 扩展，也可以直接使用函数来生成（ string openssl_random_pseudo_bytes(int $length [, bool &$scrypto_strong]) ）

此外，从算法上可以通过多个随机数的组合来增加随机数的复杂性。比如给随机数使用 MD5 算法后再连接一个随机字符，然后再使用 MD5算法。