数据安全知识总结

备注

Base64 编码

• 说明

1. HTTP将Base64编码用于基本的认证和摘要认证；
2. 其可以方便的将用户的任何输入（文本、图片、音频、视频）转换成只包含特定字符的安全格式，服务于网络通信过程。

• 特点

1. 可以将任意的二进制数据进行Base64编码；
2. 所有的数据都能被编码为并只用65个字符就能表示的文本文件；
3. 编码后的65个字符包括 A_Z，az，0~9，+，/，=;
4. 对文件或字符串进行Base64编码后将比原始大小增加33%；
5. 能够逆运算；
6. 不够安全，但却被很多加密算法作为编码方式。

如下图：

常见的安全处理机制

• 单向散列函数 MD5、SHA1、SHA256、SHA512等；
• 消息认证码 HMAC-MD5、HMAC-SHA1
• 对称加密 DES、3DES、AES（高级加密标准）
• 非对称加密 RSA
• 数字签名
• 证书

对消息加密解密的两种处理方式

1. 只需保存一个值，保证该值的机密性，而不需要知道原文；
2. 除了保证机密性外还需要对该值进行解密得到消息原文。

单向散列函数

• 性质

1. 对任意长度的消息散列得到散列值是定长的；
2. 散列计算速度快，非常高效；
3. 消息不同，则散列值一定不同；
4. 消息相同，则散列值一定相同；
5. 具备单向性，无法逆推计算。

• 说明

1. 单向散列函数也称为消息摘要函数、哈希函数或者杂凑函数；
2. 单向散列函数输出的散列值又称为消息摘要或者指纹。

• 经典算法
  MD4、MD5、SHA1、SHA256、SHA512等。

MD5

• MD5简单说明

1. MD5是由Rivest于1991年设计的单向散列函数；
2. 全称是Message Digest Algorithm 5， 译为“消息摘要算法第5版”。

• MD5的特点

1. 对输入信息生成唯一的128位散列值（32个字符）
2. 明文不同，则散列值一定不同；
3. 明文相同，则散列值一定相同。
4. 根据输出值，不能得到原始的明文，即其过程不可逆。

• MD5的应用

1. 加密；
2. 搜索；
3. 文件完整性验证。

• 安全性

1. MD5 解密网站：
2. MD5的强抗碰撞性已经被证实攻破，即对于重要数据不应该再继续使用MD5加密。
3. 可以对MD5稍作改进，增加解密难度，加盐。

对称加密

• 对称加密的特点

1. 加密/解密使用相同的密钥；
2. 加密和解密的过程是可逆的。

• 经典算法

1. DES 数据加密标准；
2. 3DES 使用3个密钥；
3. AES 高级加密标准。

非对称加密

• 非对称加密的特点

1. 使用公钥加密，使用私钥解密；
2. 公钥是公开的，私钥保密；
3. 加密处理安全，但是性能极差。

如图，

• 经典算法 - RSA

中间人攻击和数字证书

总结

SSL 和 TLS

"SSL": 是Secure Sockets Layer 的缩写，翻译为中文叫做安全套接字层，上世纪90年代由网景公司设计。HTTP协议在传输数据的时候是明文传输的，可能存在数据泄露（被嗅探）和篡改的问题，而SSL协议就是为了解决上述问题而提出的。
“TLS”：到了1999年，SSL因为应用广泛，已经成为互联网上的事实标准。TETF就在那年把SSL标准化。标准化之后的名称改为TLS（Transport Layer Security），中文叫做“传输层安全协议”，所以SSL和TLS可以视作同一个东西的不同阶段。
"HTTPS": = HTTP + TLS

HTTPS协议中关于SSL/TLS层握手过程的说明

阶段一：协商加密方式等参数

客户端：

1. 我想要和你[服务端]进行安全通话，我这里支持的对称加密算法有DES、AES、RC5，密钥交换算法有RSA和DH，消息摘要算法有MD5和SHA1、SHA256；

服务端

1. 我们使用AES-RSA-SHA256的组合方式吧；
2. 服务器端证书发送给客户端，并说[这是我的证书，里面有我的信息和公钥，你拿去验证一下我的身份吧]。

该阶段双方已经协商好了加密【AES】，会话密钥交换【RSA】，消息校验【SHA256】的一套方法。

阶段二：验证证书的有效性并交换会话密钥

客户端

1. 检查证书上面的信息，并通过已有的CA证书验证服务器证书的真实性，如果有误则发出警告并断开连接；
2. 客户端从接收到的证书中提取出公钥；
3. 生成随机数作为会话密钥，即 session key，该密钥将被在建立安全通道后用作对称加密的密钥；
4. 使用提取出来的公钥加密之前生成的会话密钥，封装成一个ClientKeyExchange消息【其实就是使用公钥对会话密钥进行加密之后的密文】；
5. 以后我就要使用session key对消息进行加密来和你进行通信了。

服务端

1. 使用自己的私钥对收到ClientKeyExchange消息进行解密，得到会话密钥，即session key；
2. 使用会话密钥加密初始化向量，如果采用的是CBC分组模式进行加密处理则需要用到初始向量；
3. 加密HMAC的密钥；
4. 以后我也要使用session key 对消息进行加密来和你进行通信了！

该阶段完成会话密钥session key的安全交换。

阶段三：使用会话密钥加密消息，所有的消息在安全的信道中传输

客户端

1. 要发送给服务端的消息是CMsg：我的小秘密是......；
2. 使用会话密钥对CMsg进行对称加密得到密文CMsg1：xxxxx；
3. 把CMsg1发送给服务器端。

服务端

1. 接收到客户端发送来的消息CMsg1：xxxxx；
2. 使用本地的会话密钥对收到的消息CMsg1进行解密，得到原文为CMsg：我的小秘密是......；
3. 对客户端的消息进行响应，要发送给客户端的消息为SMsg: 其他人不会听到的，我也有个小秘密......；
4. 使用会话密钥对SMsg进行对称加密得到密文SMsg1：......；
5. 把SMsg1发送给客户端。

该阶段在传输之前使用会话密钥对所有的消息进行对称加密处理。