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從產(chǎn)品角度看密碼學(xué)的發(fā)展過(guò)程

在產(chǎn)品經(jīng)理眼中任何產(chǎn)品的形成都是基于用戶(hù)需求，脫離用戶(hù)需求的產(chǎn)品終究會(huì)被淘汰，任何產(chǎn)品的形成和發(fā)展都是在不斷的滿(mǎn)足用戶(hù)的需求，密碼學(xué)的發(fā)展過(guò)程也是如此。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的初衷就數(shù)據(jù)共享，然而數(shù)據(jù)共享過(guò)程中的信息安全顯得尤為重要，密碼學(xué)發(fā)展了起來(lái)。

下面就以一個(gè)小例子講述密碼學(xué)的發(fā)展過(guò)程：

A和B通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，信息內(nèi)容完全暴露在網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，任何人都可以獲取數(shù)據(jù)內(nèi)容。如圖C就是一個(gè)信息盜竊者。

此時(shí)，網(wǎng)絡(luò)使用者A，B產(chǎn)生了需求:信息內(nèi)容不能被其他人獲取。

于是產(chǎn)生了非對(duì)稱(chēng)加密方式，非對(duì)稱(chēng)加密就是通信雙方通信過(guò)程中，消息發(fā)送者利用一個(gè)叫做密鑰的東西對(duì)消息進(jìn)行加密，而消息接收者同樣需要應(yīng)用這個(gè)密鑰對(duì)消息進(jìn)行解密。其他人即使盜取了加密的信息，在沒(méi)有密鑰的情況下，不能通過(guò)任何方式獲得消息內(nèi)容。目前比較成熟的對(duì)稱(chēng)加密算法有：DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC2、RC4、RC5、IDEA、SKIPJACK、AES等。有了對(duì)稱(chēng)加密后A與B的通信過(guò)程如下圖

如圖，非對(duì)稱(chēng)加密基本滿(mǎn)足了網(wǎng)絡(luò)使用者的需求，即使C盜取了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，也不能獲得A,B的消息內(nèi)容。但是這種方式產(chǎn)生了一個(gè)新的問(wèn)題，A,B間的密鑰如何傳遞，如果密鑰在傳遞過(guò)程中被C盜取，那之后的基于對(duì)稱(chēng)加密算法的通信仍是不安全的。

此時(shí)產(chǎn)生了新的需求，就是要安全的傳遞密鑰，不能被其他人獲取，也就是說(shuō)通信過(guò)程中的第一條信息一定要確保安全。顯然此時(shí)仍使用對(duì)稱(chēng)加密是無(wú)論如何都不能滿(mǎn)足需求的。因?yàn)镃隨時(shí)可以盜取新的密鑰解密加密的密鑰。于是，非對(duì)稱(chēng)算法應(yīng)運(yùn)而生，在非對(duì)稱(chēng)加密算法中，密鑰是成對(duì)出現(xiàn)，稱(chēng)為公鑰和私鑰，公鑰公布于網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中，私鑰自己保存。使用公鑰加密的消息只能通過(guò)私鑰解密，使用私鑰加密的消息只能通過(guò)公鑰解密，目前成熟的非對(duì)稱(chēng)加密算法主要有RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC等。

此時(shí)A，B的傳遞密鑰的過(guò)程變?yōu)?，A利用B的公鑰對(duì)消息加密，B接受到加密的消息后利用B的私鑰對(duì)消息進(jìn)行解密，獲取消息內(nèi)容。如圖所示：

至此密鑰的傳遞過(guò)程完成。即使C拿到了加密后的密匙，由于C沒(méi)有B的私鑰，所以無(wú)法解密消息內(nèi)容。上述過(guò)程看似完美，但仍然存在兩個(gè)重大問(wèn)題：

1. B的公鑰由誰(shuí)保管，如果C冒充此人將自己的公鑰發(fā)送給A，而B(niǎo)使用了C的公鑰加密通信密鑰，那么C盜取消息后便可利用自己的私鑰解密消息內(nèi)容獲得通信密鑰。
2. 由于B的公鑰公布于網(wǎng)絡(luò)，任何人都可以獲取，那么C冒充A利用B的公鑰加密通信密鑰傳遞給B，B解密后利用該密鑰進(jìn)行信息加密，那么C便可輕松的獲取消息的內(nèi)容。

對(duì)于第1個(gè)問(wèn)題的解決方法就是找到一個(gè)公認(rèn)的第三方組織，保管注冊(cè)用戶(hù)的公鑰。如果A需要B的公鑰，就可以通過(guò)第三方拿到B的公鑰。這樣 第一問(wèn)題就解決了，如果你非要說(shuō)如果C黑掉了第三方組織怎么辦？我只能說(shuō)那就沒(méi)得辦了，密碼學(xué)揪到最后沒(méi)有安全性可言。

而第2個(gè)問(wèn)題的解決方法要引入一個(gè)叫做信息摘要的東西，信息摘要也稱(chēng)為數(shù)字指紋，網(wǎng)絡(luò)中任何小到一個(gè)字母a，或是一個(gè)1000G的文件都有自己獨(dú)一無(wú)二的數(shù)字指紋。常見(jiàn)的提取數(shù)字指紋的算法就是md5, 通過(guò)md5算法。信息摘要經(jīng)過(guò)加密就是我們常說(shuō)的數(shù)字簽名。接下來(lái)我們談?wù)勅绾卫眯畔⒄鉀Q問(wèn)題2。

解決問(wèn)題2的根本就在于如何證明B接受到的消息的確是A傳輸?shù)??？梢阅嬗蒙鲜龅倪^(guò)程利用A的公鑰證明A就是A！聽(tīng)起來(lái)有點(diǎn)拗口，下面詳細(xì)說(shuō)一下通信的過(guò)程。

A的加密過(guò)程：

1. A使用B的公鑰加密信息M內(nèi)容。
2. 提取信息M的數(shù)字摘要。
3. 利用自己的私鑰加密M（數(shù)字簽名）。
4. 然后將這兩部同時(shí)傳遞給B。

而B(niǎo)接受到消息后處理過(guò)程如下，

1. 利用B的私鑰解密消息，獲得消息內(nèi)容M。
2. 提取M的數(shù)字指紋。
3. 利用A的公鑰提取解密數(shù)字簽名。
4. 對(duì)比提取的消息摘要和解密的數(shù)字簽名，如果相同，說(shuō)明消息的確來(lái)自于A。

至此A將密鑰安全的傳遞到了B，后續(xù)就可以使用密鑰進(jìn)行通信了。這也是Https的工作過(guò)程。

最后圖解：

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