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1、加密解密的概念与算法1.1为什么需要加密解密？在客户端与服务器进行交互时，必然涉及到交互的报文（或者通俗的讲，请求数据与返回数 据），如果不希望报文进行明文传输，则需要进行报文的加密与解密。所以加密的主要作用就是避免明文传输，就算被截获报文，截获方也不知道报文的具体内容。1.2对称加密，单向加密，非对称加密的介绍与区别加密分为对称加密和非对称加密：对称加密效率高，但是解决不了秘钥的传输问题；非对称加密可以解决这个问题，但效率不高。（其中https是综合了对称加密和非对称加密算 法的http协议。）1.2.1对称加密采用单钥密的加密方法，同一个密钥可以同时用来加密和解密，这种加密方法称为对称加密
2、， 也称为单密钥加密。即约定一个秘钥，客户端使用这个秘钥对传输参数进行加密并提交至服务端，服务端使用同 样的秘钥进行解密；1）常用的对称加密算法：DES（Data Encryption Standard）：数据加密标准，速度较快，适用于加密大量数据的场合； 3DES（Triple DES）：是基于DES，对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密，强度更高； AES（Advanced Encryption Standard）：高级加密标准，是下一代的加密算法标准，速度快， 安全级别高，支持128、192、256、512位密钥的加密；2）算法特征：加密方和解密方使用同一个密钥；加密解密的速度比较快，
3、适合数据比较长时的使用；密钥传输的过程不安全，且容易被破解，密钥管理也比较麻烦；3）加密工具：openssl，它使用了 libcrypto加密库、libssl库即TLS/SSL协议的实现库等。TLS/SSL是基于会 话的、实现了身份认证、数据机密性和会话完整性的TLS/SSL库。1.2.2单向散列加密单向加密又称为不可逆加密算法，其密钥是由加密散列函数生成的。单向散列函数一般用于 产生消息摘要，密钥加密等1) 常用的单向散列加密算法：MD5( Message Digest Algorithm 5)：是RSA数据安全公司开发的一种单向散列算法，非可逆，相同的明文产生相同的密文；SHA (Secu
4、re Hash Algorithm):可以对任意长度的数据运算生成一个160位的数值。其变种 由 SHA192，SHA256，SHA384 等；CRC-32，主要用于提供校验功能；2) 算法特征：输入一样，输出必然相同；雪崩效应，输入的微小改变，将会引起结果的巨大变化；定长输出，无论原始数据多大，结果大小都是相同的；不可逆，无法根据特征码还原原来的数据；3) 加密工具：md5sum； sha1sum； openssl dgst1.2.3非对称加密非对称加密即公钥加密，只有私钥能解密。私钥加密，只有公钥能解密。A首先生成一对公 钥和私钥，然后将公钥公开给别人加密，别人使用公钥加密报文发送给A，A
5、使用私钥解密。 反之相同。(发送给某人，用某人的公钥加密。证明自己的身份，用自己的私钥加密)非对称加密很少用来加密数据，速度太慢，通常用来实现身份验证，发送方用对方的公钥加 密，可以保证数据的机密性(公钥加密)；发送方用自己的私钥加密，可以实现身份验证(数 字签名)；1) 算法特征：秘钥对，公钥(public key)和私钥(secret key)非对称加密可以解决秘钥传输问题，但效率不高。基于非对称加密的特性，又产生了以下两个问题：问题1：如何确认通信方证书的合法性呢？借助于第三方机构：CA(Certificate Authority)。CA为每个使用公开密钥的用户签发一个含CA 签名的证书
6、，该证书的作用是证明证书中的用户合法拥有证书中的公开密钥，CA机构的数 字签名使得攻击者不能伪造和篡改证书。CA自身也拥有一个证书和私钥。任何人都可以得到CA的证书，并用该证书验证它所签发证 书有效性。假设机构A向CA发出一个证书签发请求：(证书签发流程)CA首先生成一对公钥和私钥，并自签署一个CA证书certificate；A向CA提供自己的基本信息和自己的公钥；CA先对A的基本信息和公钥计算一个特征码，然后再使用自己的私钥对特征码进行加密， 加密生成的字符串(数字签名)、A的公钥、A的基本信息共同组成了 CA签发的数字证书； 有了 CA签发的数字证书，就可以通过CA来确认证书拥有者的身份，
7、也就解决了通信中身 份确认的问题。问题2：通过CA实现了身份验证，那如何保证数据的机密性呢？保证数据的机密性，无非就是给数据加密，非对称加密的加密速度慢，不适合对通信数据进 行加密，而在实际通信过程中，身份确认完毕之后，通常使用对称加密方式来加密数据。那 如何协商对称加密的秘钥呢？通常有以下两种方法。方法 1：秘钥交换(Internet Key Exchange, IKE算法Diffie-Hellman算法秘钥协商流程，假设A/B双发进行通信，1) A/B通信前，先生成p,g两个大素数，作为生成数2) A选定一个数x，B选定一个数y3) A/B加密结果如下：A加密之后传递给B的内容:g%p -
8、 BB加密之后传递给A的内容:gW%P - A注意：互联网上的用户可以看到：p,g,gM%p,gW%P4) A/B获得到数据之后解密得到相同的结果A: (gAx%p)Ax=gAxy%pB: (gAy%p)Ay=gAxy%p这样A/B就协商出了一个共同的秘钥gy%p，A/B双方使用非对称加密确认完身份之后， 就可以是用该秘钥加密通信数据了。方法2：公钥加密的方式协商秘钥1) A随机生成一个字符串STR作为秘钥，A先使用自己的私钥加密STR得到STR1，A再使 用B的公钥加密得到STR2，A将STR2发送给B；2) B接收到STR2，先使用B的私钥解密，再使用A的公钥解密，最后得到秘钥STR； 这
9、样A、B就完成了秘钥的协商，协商的秘钥为随机字符串STR。常用的非对称加密算法RSA：由RSA公司发明，是一个支持变长密钥的公共密钥算法，需要加密的文件块的长度也 是可变的；既可以实现加密，又可以实现签名DSA(Digital Signature Algorithm)：数字签名算法，是一种标准的DSS (数字签名标准)；ECC(Elliptic Curves Cryptography):椭圆曲线密码编码；ECC和RSA相比，在许多方面都有对绝对的优势，主要体现在以下方面：抗攻击性强，相同的密钥长度，其抗攻击性要强很多倍。计算量小，处理速度快。ECC总的速度比RSA、DSA要快得多。存储空间占用
10、心ECC的密钥尺寸和系统参数与RSA、DSA相比要小得多，意味着它所占的存 贮空间要小得多。这对于加密算法在IC卡上的应用具有特别重要的意义。带宽要求低，当对长消息进行加解密时，三类密码系统有相同的带宽要求，但应用于短消息 时ECC带宽要求却低得多。带宽要求低使ECC在无线网络领域具有广泛的应用前景。1.3加密算法(1) DES加密算法DES加密算法是一种分组密码，以64位为分组对数据加密，它的密钥长度是56位，加密解 密用同一算法。DES加密算法是对密钥进行保密，而公开算法，包括加密和解密算法。这样，只有掌握了和 发送方相同密钥的人才能解读由DES加密算法加密的密文数据。因此，破译DES加密
11、算法实际上就是搜索密钥的编码。对于56位长度的密钥来说，如果用 穷举法来进行搜索的话，其运算次数为256。随着计算机系统能力的不断发展，DES的安全性比它刚出现时会弱得多，然而从非关键性质 的实际出发，仍可以认为它是足够的。不过，DES现在仅用于旧系统的鉴定，而更多地选择 新的加密标准。(2) AES加密算法ES加密算法是密码学中的高级加密标准，该加密算法采用对称分组密码体制，密钥长度的 最少支持为128、192、256，分组长度128位，算法应易于各种硬件和软件实现。这种加密算法是美国联邦政府采用的区块加密标准，这个标准用来替代原先的DES，已经被 多方分析且广为全世界所使用。AES加密算法
12、被设计为支持128 / 192 / 256位(/32=nb)数据块大小(即分组长度)；支持128 / 192 / 256 位(/32=nk)密码长度，在 10 进制里，对应 34X1038、62X1057、1.1X1077 个 密钥。（3）RSA加密算法RSA加密算法是目前最有影响力的公钥加密算法，并且被普遍认为是目前最优秀的公钥方案 之一。RSA是第一个能同时用于加密和数宇签名的算法，它能够抵抗到目前为止已知的所有密码攻 击，已被ISO推荐为公钥数据加密标准。RSA加密算法基于一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但那时想要，但 那时想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将
13、乘积公开作为加密密钥。（4）Base64加密算法Base64加密算法是网络上最常见的用于传输8bit字节代码的编码方式之一，Base64编码可 用于在HTTP环境下传递较长的标识信息。例如，在JAVAPERSISTENCE系统HIBEMATE中，采用了 Base64来将一个较长的唯一标识符编 码为一个字符串，用作HTTP表单和HTTPGETURL中的参数。在其他应用程序中，也常常需要把二进制数据编码为适合放在URL（包括隐藏表单域）中的 形式。此时，采用Base64编码不仅比较简短，同时也具有不可读性，即所编码的数据不会 被人用肉眼所直接看到。（5）MD5加密算法MD5为计算机安全领域广泛使用
14、的一种散列函数，用以提供消息的完整性保护。对MD5加密算法简要的叙述可以为：MD5以512位分组来处理输入的信息，且每一分组又 被划分为16个32位子分组，经过了一系列的处理后，算法的输出由四个32位分组组成， 将这四个32位分组级联后将生成一个128位散列值。MD5被广泛用于各种软件的密码认证和钥匙识别上。MD5用的是哈希函数，它的典型应用 是对一段信息产生信息摘要，以防止被篡改。MD5的典型应用是对一段Message产生fingerprin指纹，以防止被“篡改”。如果再有一个 第三方的认证机构，用MD5还可以防止文件作者的“抵赖”，这就是所谓的数字签名应用。MD5还广泛用于操作系统的登陆认
15、证上，如UNIX、各类BSD系统登录密码、数字签名等二、签名的概念与方法1）在客户端与服务器进行交互时，报文虽然加密了，但我们并不能确认这个报文是谁发过 来的。例如，与第三方服务器B进行交互时，我方收到了一个已加密的请求，但我方并不能 确认是服务器B发送的这个报文，此时我们可以用数字签名的方式来进行验证。作用：认证 数据来源2） 如果我方收到一个B服务器签名的请求，那么B服务器也无法否认这个请求，因为带有 它的签名，作用：抗否认性。3）我方收到一个B服务器签名的请求，但我方并不能确认这个请求是否被篡改过（虽然报 文加了密，也可能被篡改），此时即可用签名，验证签名中的报文与传过来的报文是否一致。 作用：保证了数据的完整性2.2签名算法过程签名的方式多种多样，常见的形式如下：2.2.1 APPKEY+签名认证1）对除签名外的所有请求参数按key做的升序排列,value无需编码。（假设当前时间的时间 戳是 12345678）例如：有c=3,b=2,a=1三个参，另加上时间戳后， 按key排序后为：a=1， b=2， c=3， _timestamp=12345678。2）把参数名和参数值连接成字符串，得到拼装字符：a1b2c3_timestamp123456783）用申请到的appkey连接到接拼装字符串头部和尾部，然后进行32位
