网络安全扫盲篇

加密算法：

• 对称加密的通信双方使用相同的密钥，如果一方的密钥遭泄露，那么整个通信就会被破解。常见的对称加密算法：

• 非对称加密使用一对秘钥，公开的密钥叫公钥，只有自己知道的叫私钥。用公钥加密的数据只有对应的私钥可以解密。用私钥加密的数据只有对应的公钥可以解密。非对称加密算法有：

• 散列算法Hash Function把数据压缩成摘要，或者说是转换为指纹（散列值hash values）。散列算法有：

攻防：

• 彩虹表用于加密散列函数逆运算的预先计算好的表，常用于破解加密过的密码散列，这是以空间换时间的典型实践。为了防止这种破解，扩大用户输入的组合是有效的方法：

• 中间人攻击，通过拦截正常的网络通信数据，并进行数据篡改和嗅探，而通信的双方却毫不知情。

• 非对称加密的安全隐患 网络通信开始时，A和B要通过网络交换公钥。但C拦截了A和B的公钥，又分别用自己的公钥发给A和B。这就是中间人攻击。现实中，通过CA（Certificate Authority）来保证公钥的真实性。B会先把自己的公钥（和一些其他信息）交给CA。CA用自己的私钥加密这些数据，加密完的数据称为B的数字证书。现在B要向A传递公钥，B传递的是CA加密之后的数字证书。A收到以后，会通过CA发布的CA证书（包含了CA的公钥），来解密B的数字证书，从而获得B的公钥。CA把自己的证书集成在了浏览器和操作系统里面，避免劫持。盗版系统、非官方浏览器存在CA证书被篡改的可能。

数字证书

数字证书有很多格式版本，SSL证书格式遵循X.509标准，X.509是由国际电信联盟（ITU-T）制定的数字证书标准，主要有X.509v3（1997）、X509v4（1997）、X.509v1（1988）等。

CA证书颁发机构，Certificate Authority的缩写。数字证书采用信任链验证。数字证书的信任锚（信任的起点）就是根证书颁发机构。根证书（root certificate）是一个无签名或自签名的识别根证书颁发机构的公钥证书。许多应用程序（如浏览器）会代表用户信任值得信任的根证书。

• 证书的编码
  证书有两种编码格式，DER二进制编码方式和PEMASCII的Base64编码方式。
• 文件扩展名
  .CRT 与.CER互为等价，代表是证书文件，.CRT通常用于Unix操作系统，.CER通常用于微软操作系统；
  .KEY 代表公钥或私钥文件；
• 证书的查看
  无论是PEM还是DER的编码方式都不能直接查看，可以通过命令查看：
  查看PEM编码的证书：

查看DER编码的证书：

• 证书编码的转换
  PEM转DER：

• 公钥提取
  X.509证书，核心是根据RFC 5280编码或数字签名的数字文档。

SSL/TLS协议

• SSL（Secure Socket Layer）
  位于可靠的面向连接的网络层协议和应用层协议之间的一种协议层。SSL通过互相认证、使用数字签名确保完整性、使用加密确保私密性，以实现客户端和服务器之间的安全通讯。该协议由两层组成：SSL记录协议（SSL Record Protocol）和SSL握手协议（SSL Handshake Protocol）。SSL是Netscape开发的，目前有三个版本，SSL1.0、SSL2.0、SSL3.0，因其存在严重的安全问题，大多数公司目前均已不在使用了。
• TLS（Transport Layer Security）
  用于两个应用程序之间提供保密性和数据完整性。该协议由两层组成：TLS记录协议和TLS握手协议。TLS是IETF将SSL标准化后的产物。其实TLS可以理解为SSL的升级版，TLS目前也有三个版本，TLS1.0、TLS1.1、TLS1.2，目前常用的为TLS1.2。
• TLS握手
  在TLS中有两种主要的握手类型：一种基于RSA，一种基于Diffie-Hellman。 这两种握手类型的主要区别在于主秘钥交换和认证上。用RSA握手还是DH握手取决于加密套件，可以用openssl ciphers -v查看。

• RSA的TLS握手
  整个流程如下如所示：
  

  

1. 客户端向服务器发送Client Hello，将客户端的功能和首选项告诉服务器。

   
   

   

   
   

   Random：包含32字节的数据，其中28字节是随机生成的(Random Bytes)。剩下的4字节包含额外的信息(GMT Unix Time)，在握手的时候这随机数都是独一无二的，可以防止重复攻击。
   Session ID：在第一连接时，会话ID字段是空的，这表示新会话，没有其他会话需要恢复。在后续的连接中，这个字段可以保存会话的唯一标识。服务器可以借助会话ID在自己的缓存中找到对应的会话状态。
   Cipher Suites：密码套件是由客户端支持的所有密码套件组成的列表，该列表是按优先级顺序排列的。由密钥交换方法、身份验证方法、密码定义以及可选的MAC或PRF算法组合而成。

   
   

   

2. 服务器收到响应，选择双方都支持的协议，套件，向客户端发送Server Hello。同时服务器也将自己的证书发送到客户端(Certificate)。
   Certificate：典型的Certificate消息用于携带X.509证书链。证书链是以ASN.1 DER编码的一系列证书，一个接一个组合而成。叶子证书必须是第一个发送，中间证书按照正确的顺序跟在叶子证书之后，根证书省略。

   
   

   

3. 客户端自己生产预主密钥，通过公钥加密预主秘钥，将加密后的预主秘钥发送给服务器 (Client Exchange)。
   Change Cipher Spec：发送端已取得用以生成连接参数的足够信息，已生成加密密钥(主密钥)，并且将切换到加密模式。客户端和服务器在条件成熟是会发送这个消息。

   
   

   

4. 服务器用自己的私钥解密加密的预主密钥。
5. 之后，客户端与服务器用相同的算法根据客户端随机数，服务器随机数，预主秘钥生产主密钥，之后的通信将都用主密钥加密解密。
   主密钥的是由预主密钥进一步计算而成，这个过程通过一个伪随机函数(pseudorandom function, PRF)来完成，master_secret = PRF(pre_master_secret,"master secret",ClientHello.random+ServerHello.random)

• DH的TLS握手
  整个流程如下如所示：