本文借鉴《我的第一本算法书》，算是对自己学习的总结，也希望分享下所学知识~~
通过互联网交换数据，数据要经过各种各样的网络和设备才能传到对方，
数据再传输过程中可能会经过某些恶意用户的设备，从而导致内容被窃取。
传输数据时的四个问题:
1.窃听：A给B发的消息在传输途中被X偷看
2.假冒：A以为给B发了消息，但是B是冒充的；B以为A收到了消息，但是A也有可能是冒充的
3.篡改：B确实收到了A的消息，单在途中就被X更改了
4.事后否认：B从A那里收到了消息，但作为消息发送者的A可能对B抱有恶意，不承认这是我发的消息
1.加密基础知识
A发送之前加密，B收到之后解密
对于计算机来说，图片、文本、音频都是用二进制来表示的，数据就是一串有意义的数字罗列
密文也是 数字罗列，只不过他是计算力无法理解的无规律的数字罗列
2.哈希函数
哈希函数可以把给定的数据转换成固定长度的无规律数值
输入相似的数据不会导致输出相似的哈希值
即使输入完全不同的数据，输出的哈希值可能是相同的，哈希冲突。
哈希值是不能反向推出原本的数据
代表：MD5、SHA-1（安全哈希算法（Secure Hash Algorithm））、SHA-2
不同的算法计算的方式也不同，比如SHA-1需要经过数百次的加法和位移运算才能生成哈希值
eg：将用户输入的密码的哈希值保存到数据库内，如果把明文直接保存到数据库，可能被窃听。
3.共享密钥加密
共享密钥加密是加密和解密都使用相同密钥的一种加密方法。
由于使用的密钥相同，也被称为：对称加密。
代表：凯撒密码、AES、DES、动态口令等
AES的应用最为广泛
凯撒密码：最简单且最广为人知的加密技术，替换加密技术，明文中所有字母都在字母表上向前或者后一个固定的数目进行偏移
AES：高级加密标准（英语：Advanced Encryption Standard，缩写：AES）
DES：DES全称为Data Encryption Standard，即数据加密标准
存在的问题：如何安全的把密钥发过去？
4.公开密钥加密
由于使用的密钥不同，所以这种算法也被称为：非对称加密。
加密用的密钥叫做：公开密钥，解密用的密钥叫做：私有密钥
首先接收方码生成公开密钥和私有密钥
然后把公开密钥发送给A
A使用B发来的公开密钥加密数据
B收到后使用私有密钥进行解密，就得到了原本的数据
代表：RAS算法、椭圆曲线加密算法
RSA是1977年由罗纳德·李维斯特（Ron Rivest）、阿迪·萨莫尔（Adi Shamir）和伦纳德·阿德曼（Leonard Adleman）一起提出的。
解决的问题：虽然公开密钥可能被窃听，但是使用公开密钥无法解开密文
还存在的问题：
X想要窃听A发给B的数据
X也准备了公开密钥和私有密钥
在B把公开密钥发给A的时候，X把这个公开密钥替换成自己的公开密钥
A收到这个密钥后，他不知道是谁生成的，所以不会发现问题，继续发送
X收到了这个密文，就可以用自己的私有密钥解密，自定义修改
再通过B的公开密钥进行加密，发送给B
这样B也不会感觉到有任何问题
通过中途替换公开密钥来窃听数据的攻击方法：中间人攻击
存在的问题：A无法判断收到的公开密钥是否来自B
性能问题：加密和解密都比较耗时，不适合发送持续零散的数据，要想解决这个问题可以用：混合加密。
5.混合加密
共享密钥存在无法安全传输密钥的密钥分配问题，公开密钥加密又存在解密速度较慢的问题。
结合两种方法实现互补的方法：混合加密
用处理速度较快的共享密钥加密对数据进行加密。
B先生成公开密钥和私有密钥
B将公开密钥发送给A
A收到公开密钥，对共享密钥加密，再把加密的后密钥发送给B
B使用私有密钥进行解密，这样双方就有了共享密钥
然后通过共享密钥进行加密发送数据
代表：为网络提供通信安全的SSL协议也应用了混合加密方法
SSL：Secure Sockets Layer 安全套接层
如今已经升级改名为TLS：Transport Layer Security 传输层安全
因此该协议也被称为SSL/TLS
6.迪菲-赫尔曼（Diffie-Hellman）密钥交换
是一种可以在通信双方之间安全交换密钥的方法。
假设有一种方法可以合成两个密钥。使用这种方法合成密钥P和密钥S就为密钥PS
特征：
1.即使持有密钥P和密钥PS，无法得到密钥S
2.合成后的密钥还可以继续合成
3.密钥的合成结果与顺序无关，PAS=APS
实际算法：
由A准备一个非常大的素数P、与其所对应的生成元中的一个G
A将P、G发送给B
B收到后，AB分别准备了各自的神秘数字XY（XY都必须小于P-2）
AB分别计算 G的秘密数字次方 对 P 取模（比如A：G^x mod P）
然后AB分别将自己的计算结果发送给对方
收到后，先计算这个值的秘密次方（比如A：G^x mod P ^ x），然后再对 P 取模（G^x mod P ^ x mod P = G^xy mod P）
这样AB共同拥有了加密密钥的数字： G^xy mod P
若存在X窃听整个通信过程，得到的只有：P、G、G^x mode P、G^y mod P，无法得到 G^xy mod P
根据素数P、生成元G和 G^x mode P 求出X的问题就是”离散对数问题“，至今还没找到解法，此算法正是利用了这个难题
实际上，双方并没有交换密钥，而是生成了新的密钥，也被称为：迪菲-赫尔曼密钥协议
7.消息认证码
消息认证码可以实现 认证 和 检测篡改 这两个功能。
密文的内容再传输过程中可能会被篡改，这会导致解密后的内容发生变化，从而产生误会。
之前一切正常进行，密钥交换以及加密传输
当A正要给B发消息时候，这个密文被X恶意篡改了，而B没有意识到这个问题，
本来发送的是ABC，被篡改后解密得到XYZ，就会返回错误的信息。
解决办法：
A又生成了一个用于制作消息认证码的密钥，然后用安全的方法将密钥发送给B
A使用密文和密钥生成一个值，这个值就是 消息认证码（简称MAC：Message authentication code）
当B收到后，也需要用密文和密钥生成一段MAC，如果一直的话，就没问题。
计算MAC的算法有：HMAC（Hash-base MAC）、OMAC（One-key MAC）、CMAC（Cipher-based MAC）
目前HMAC用途最为广泛
存在的问题：因为双方都能生成MAC、无法证明原本的消息是由A还是B生成的
假如A是坏人，可以发出消息后声称，这个条消息是B捏造的，从而否认自己的行为
8.数字签名
数字签名不仅可以实现消息认证码的认证和检测篡改功能，还能预防事后否认问题的发生
数字签名是只有发信人才能生成的，因此使用它就可以确定谁是消息的发送者。
发送者准备好私有密钥和公有密钥
发送者A将公开密钥发送给B，A再使用私有密钥加密消息，加密后的消息就是数字签名。
B使用公开密钥进行解密，看是否和收到的消息一致
公开密钥加密和解密都比较耗时。实际上都不对消息进行直接加密，先求哈希值，再对哈希值进行加密，然后将其作为签名使用
存在的问题：使用公开密钥无法确定公开密钥的制作者是谁。因为公开密钥有可能是某个冒充A的人生成的
9.数字证书
之前的方法都无法保证公开密钥确实来自信息的发送者
就算公开密钥被第三者恶意替换过，接收方也不会注意到
数字证书，就能保证公开密钥的正确性
A持有公开密钥和私有密钥，想把公开密钥发送给B
A首先要向认证中心（CA：Certification Authoriry）申请发行证书，证明公开密钥确实是自己生成的
认证中心有他们自己的公开密钥和私有密钥
A将公开密钥和包含邮箱信息的个人资料发送给认证中心
认证中心对这个资料进行确认，判断是否为A本人，之后根据自己的私有密钥，根据A的资料生成签名
认证中心再将生成的数字签名和资料放进同一个文件中，把这个文件发送给A，这个文件就是A的数字证书
A把这个作为公开密钥的数字证书发送给B，
B收到数字证书后，确认邮件地址确实是A的地址，然后B获取认证中心的公开密钥，对证书内签名进行验证，判断是否为认证中心给出的签名
确认之后，从中取出公开密钥，这样就OK了
数字证书就是像这样通过认证中心来担保公开密钥的制作者。
这一些列技术规范被统称为：公钥基础设施 （Public Key Infrastructure PKI）
