加密解密一些基本概念
术语：
明文：plaintext
密文：ciphertext
加密：encrypt，encipher
解密：decrypt，decipher
秘钥：key
密码除了保密以外，还提供其他方面的保障：
鉴别（authentication）：消息的接收者应该能够确认消息的来源；入侵者不可能伪装成他人
完整性（integrity）：消息的接收者应该能够验证在传送过程中消息没有被修改；入侵者不可能用假消息代替合法消息
抗抵赖（nonrepudiation）：发送者事后不可能虚假地否认他发送的消息
单向散列函数（one-way hash function）：
又叫压缩函数，收缩函数，消息摘要，指纹，密码校验和，信息完整性校验，操作检验码等。它把任意长度的消息映射为长度固定的值（散列值），满足如下性质：
1、已知消息，计算散列值——很容易
2、已知散列值，计算消息——很难
3、找到两个不同的消息，使得它们的散列值相同——很难
例如：MD5，SHA
加密算法：
对称算法（symmetric algorithm）：又叫传统密码算法。加密秘钥能够从解密秘钥中推算出来，反过来也成立。在多数对称算法中，加密秘钥和解密秘钥是相同的。
这种算法要求发送者和接收者在安全通信之前，先商定一个秘钥。对称算法的安全性依赖于秘钥。
对称算法分为两类：
序列算法（stream algorithm）：一次只对明文中的单个位（或者字节）运算。
分组算法（block algorithm）：对明文中的一组位进行运算（现代计算机密码算法常用64位）。例如：DES
公开秘钥算法（public-key algorithm），又叫非对称算法。解密秘钥和加密秘钥不同，并且解密秘钥（在可接受的时间内）无法依据加密秘钥中计算出来。因此，加密秘钥可以公开，只需保护解密秘钥即可。加密秘钥被称为公钥（public key），解密秘钥被称为私钥（private key）。例如：RSA
由于公开密钥算法比对称算法慢（1000倍），因此，在实际中，公开密钥一般不用于直接对数据进行加密，而是用于加密密钥，步骤如下：
1、甲将自己的公钥发给乙，自己保留私钥。
2、乙随机生成对称算法的密钥，并用甲的公钥进行加密，再将加密结果发送给甲
3、甲用自己的私钥对乙发送的消息进行解密，从而得到乙生成的密钥
4、现在甲乙两人同时拥有同样的密钥，可以通信
攻击方法：
唯密文攻击（ciphertext-only attack）
密码分析者有一些消息的密文。分析者的任务是恢复尽可能多的明文，最好能推算出加密密钥。
已知明文攻击（known-plaintext attack）
密码分析者不但有一些消息的密文，同时也有这些消息的明文。分析者的任务是推算书加密密钥或者解密算法
选择明文攻击（chosen-plaintext attack）
密码分析者不但有一些消息的密文和明文，他们也可以选择被加密的明文。如果在选择明文的过程中，考虑到了过去加密的结果，那么就叫“自适应选择明文攻击（adaptive-chosen-plaintext attack）”
选择密文攻击（chosen-ciphertext attack）
密码分析者可以选择不同的密文，并可得到对应的解密的明文
数字签名（digital signature）：
使用公开密钥算法可以进行数字签名：
1、甲用私钥对文件进行加密，从而对文件签名
2、甲将签名的文件传给乙
3、乙用公钥（公钥是公开的）进行解密，从而验证签名
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手写签名
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数字签名
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签名是可信的
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签名使文件的接收者相信签名者是慎重地在文件上签字的
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不成立
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只要能用公钥解密，那么就能说明文件一定是用甲的私钥加密的
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签名是不可伪造的
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签名证明是签字者而不是其他人慎重地在文件上签字
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不成立
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只要私钥不泄露，那么签名就是不可伪造的
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签名不可重用
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签名是文件的一部分，不法之徒不可能将签名移到不同的文件上
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不成立
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显然成立
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签名的文件是不可改变的
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在文件签名后，文件不能改变
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不成立
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如果文件有任何改变，那么就不能被公钥解密
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签名是不可抵赖的
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签名者事后不能声称他没有签过名
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不成立
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显然成立
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在实际实现中，由于公开密钥算法太慢，因此对大文件进行签名是不现实的。所以，签名者可以使用单项散列函数计算文件的散列值，然后对散列值进行签名。这样做可以起到同样的效果。
消息鉴别码（Message Authentication Code，简称MAC）：
用于在没有保密的情况下验证消息。例如，用对称算法对消息的散列值进行加密，即可得到MAC。只有拥有相同密钥的人才能鉴别这个消息。
数字证书（digital certificate）：
考虑用公钥加密通信密钥的过程：
1、甲将自己的公钥发给乙，自己保留私钥。
2、乙随机生成对称算法的密钥，并用甲的公钥进行加密，再将加密结果发送给甲
3、甲用自己的私钥对乙发送的消息进行解密，从而得到乙生成的密钥
4、现在甲乙两人同时拥有同样的密钥，可以通信
当乙收到公钥后，乙如何才能相信这个公钥确实是由甲发出的？如果其他人冒充甲向乙发送公钥，那么他就可以取代甲的身份和乙通信。为了避免这种情况，需要一个同时被甲乙双方都信任的第三方介入。甲先将自己的公钥和个人信息发送给第三方进行验证，第三方通过一些手段（可以是和计算机科学无关的手段）证明了甲的身份后，将甲的公钥和甲的个人信息进行数字签名，然后再把甲的公钥、甲的个人信息、自己生成的数字签名等三样东西放在一起，作为数字证书发给甲。甲在收到数字证书后，就可以拿着数字证书从事各种活动了。
在甲乙的通信过程中，甲先把自己的数字证书发给乙，乙可以用第三方机构发布的公钥对对方发过来的数字证书进行验证，如果验证成功，就可以用数字证书中的公钥继续和对方通信。
上述的第三方机构叫做“证书授权中心（Certificate Authority）”，有时简称CA。这种机构是要具备权威性和公正性的，否则所有的电子商务活动都无法开展。
数字证书的作用本质上是用于证明自己是某个公钥的合法拥有者。
注意：窃取者仅仅拥有数字证书是无法伪装成甲的，因为他没有甲的私钥，所以无法对乙所发送的消息进行解密。
根证书（root certificate）：
CA在发布公钥时，也需要其他更具权威性的CA发布数字证书。这样就形成了证书链。证书链的终点就是根证书。根证书是自签名（self-signed）的。信任根证书就意味着对该证书所签发的所有证书都表示信任。根证书有的随操作系统发布，有的随浏览器发布。
例如：chrome的根证书：
firefox的根证书：
windows的根证书：
SSL（Secure Sockets Layer）：
下面是仅对服务器进行认证的握手（handshake）过程：
1、客户端以明文向服务器发送如下信息：客户端支持的最高SSL版本，加密算法候选列表，压缩算法候选列表，随机数（random_C，用于协商密钥），扩展字段；
2、服务器返回指定的SSL版本号，加密算法（从客户端所提供的候选列表中选择），压缩算法（从客户端所提供的候选列表中选择），随机数（random_S，用于协商密钥），数字证书；
3、客户端校验证书的合法性，如果校验成功的话，就生成随机数字 Pre-master，并用证书公钥加密，发送给服务器；
4、通信密钥由三个随机数random_C、random_S、Pre-master计算得到。此时客户端已经拥有了三个随机数，可以计算密钥；
5、客户端将之前的通信信息使用密钥加密，得到encrypted_handshake_message，发给服务器用于验证；
6、服务器用私钥解密，得到Pre-master，然后计算通信密钥。用此密钥对之前的通信信息进行加密，验证encrypted_handshake_message。然后服务器把自己计算的encrypted_handshake_message通过通信密钥加密，发给客户端
7、客户端解密服务器发送的encrypted_handshake_message，验证其正确性；
8、握手结束。接下来双方可以使用协商密钥进行通信。
注意：在服务器得到通信密钥之前，所有的通信均以明文进行，所以最后几步需要客户端和服务器双方均计算encrypted_handshake_message，以确保明文的通信没有被篡改。
举个例子：在第一步中，攻击者可以篡改客户端的消息，从加密算法候选列表中删除高强度的加密算法，仅保留安全性很差的加密算法。那么第二步中服务器就被迫只能选择这些很差的加密算法。
