学前须知

学习对称/非对称加密的主要目的是，学习iOS的签名机制. 我们简单的掌握一下，对称/非对称加密，常用算法，以及其原理，有助于我们理解签名机制。

为了方便学习，设计4个虚拟人物

• Alice , Bob互相通信
• Eve ：窃听者
• Mallory : 主动攻击者

如图：

在Alice 和 Bob通信的过程中，可能会被 Eve 窃听， 甚至有可能把信息篡改。

如何防止被窃听？

这就引入了加密机制？

Alice在发送消息时, 将消息 加密 , Bob收到消息时，将消息 解密， 这时，Eve只能窃听到密闻，信息不会被泄漏。

如图：

如何加密解密？

使用只有Alice 和 Bob知道的特殊的密钥，只有Alice 和 Bob能加解密。

密码的类型

根据密钥的使用方法，可以将密码分为两种

• 对称密码

  对称密码中，加密的密钥和解密的密钥是相同的

  

• 公钥密码(非对称密码)

  公钥密码中，加密用的密钥和解密用的密钥是不同的

  

对称密码

• 在对称机密中，加密解密时使用的是同一个密码
• 常用的对称加密算法有
  • DES
  • 3DES
  • AES

DES

• DES是一种将64bit明文加密成64bit密文的对称密码算法，密钥长度是56bit

• 规格上来说，密钥长度是64big，但每隔7个big会设置一个用于错误检查的big，因此密钥长度实质是56bit

• 由于DES每次只能加密64bit的数据，遇到比较大的数据，需要对DES加密进行迭代

• 目前已经可以在短时间内被破解，所以不建议使用

  

3DES

• 3DES,将DES重复3次所得到的一种密码算法，也叫做3重DES

• 目前还被一些银行机构使用，但处理速度不高，安全性逐渐暴露出问题

  

• 如果所有密钥都是同一个，则结果与普通的DES是等价的

  

• 如果密钥1，密钥3相同，密钥2不同，称为 DES-EDE2

  

AES (Advanced Encryption Standard)

• 取代DES成为新标准的一种对称密码算法
• AES的密钥长度为128，192，256bit三种
• 在2000年选择Rijinedael算法作为AES的实现
• 目前AES， 已经逐步取代DES, 3DES成为首选的对称密码算法
• 一般来说，我们也不应该去使用任何自制的密码算法，而是应该使用AES，它经过了全世界密码学家所进行的高品质验证工作

密钥配送问题

• 在使用对称密码时，一定会遇到密钥配送问题

• 假设，Alice将使用对称密码加密过的消息发给了Bob

• 只有将密钥发送给Bob，Bob才能完成解密

• 在发送密钥过程中，可能会被Eve窃取密钥，最后Eve也能完成解密

如何解决密钥配送问题？

• 事先共享密钥
• 密钥分配中心
• Diffe-Hellman密钥交换
• 公钥密码

公钥密码(Public-key Cryptography)

• 公钥密码中，密钥分为 加密密钥，解密密钥 2种，它们并不是同一个密钥

• 公钥密码也被成文非对称密码 (Asymmestric Cryptographt)

• 在公钥密码中

  • 加密密钥，一般是公开的，因此该密钥称为公钥（public key）
  • 解密密钥，由消息接收者自己保管的，不能公开，因此也称为私钥（private key）
  • 公钥和私钥是一 一对应的，是不能单独生成的，一对公钥和密钥统称为密钥对（key pair）
  • 由公钥加密的密文，必须使用与该公钥对应的私钥才能解密
  • 由私钥加密的密文，必须使用与该私钥对应的公钥才能解密

解决密钥配送问题

• 由消息的接受者，生成一对公钥，私钥
• 将公钥发给消息的发送者
• 消息的发送者使用公钥加密消息

RSA

• 目前使用最广泛的公钥密码算法是 RSA
• RSA的名字，由它的3位开发者，即Ron Rivest、Adi Shamir、Leonard Adleman的姓氏首字母组成

混合密码系统(Hybrid Cryptosystem)

• 对称密码的缺点

  • 不能很好地解决密钥配送问题

• 公钥密码的确定

  • 加密解密速度比较慢

• 混合密码系统

  • 是将对称密码和公钥密码的优势相结合的方法

  • 解决了公钥密码速度慢的问题

  • 并通过公钥密码解决了对称密码的密钥配送问题

  • 网络上的密码通信所用的SSL/TLS都运用了混合密码系统

混合密码加密

• 会话密钥（session key）

  • 为本次通信随机生成的临时密钥
  • 作为对称密码的密钥，用于加密消息，提高速度

• 加密步骤（发送消息）

  • 首先，消息发送者要拥有消息接收者的公钥
  • 生成会话密钥，作为对称密码的密钥，加密消息
  • 用消息接收者的公钥，加密会话密钥
  • 将前2步生成的加密结果，一并发给消息接收者

• 发送出去的内容包括

  • 用会话密钥加密的消息（加密方法：对称密码）
  • 用公钥加密的会话密钥（加密方法：公钥密码）

混合密码解密

• 解密步骤（收到消息）
  • 消息接收者用自己的私钥解密出会话密钥
  • 再用第1步解密出来的会话密钥，解密消息

混合密码加密 - 解密的流程

• Alice »»> Bob
  • 发送过程，加密过程
    • 1.Bob先生成一对公钥、私钥
    • 2.Bob把公钥共享给Alice
    • 3.Alice随机生成一个会话密钥（临时密钥）
    • 4.Alice用会话密钥加密需要发送的消息（使用的是对称密码加密）
    • 5.Alice用Bob的公钥加密会话密钥（使用的是公钥密码加密，也就是非对称密码加密）
    • 6.Alice把第4、5步的加密结果，一并发送给Bob
  • 接收过程，解密过程
    • 1.Bob利用自己的私钥解密会话密钥（使用的是公钥密码解密，也就是非对称密码解密）
    • 2.Bob利用会话密钥解密发送过来的消息（使用的是对称密码解密）