Web安全專業術語講解：金鑰、隨機數、雜湊值、簽名、數字證書、https

本篇對web安全中一些常見概念做個基本介紹，並最終整合為https的整個流程。本文介紹的加密方法純屬個人虛構，與現實無關。因為現實中的加密演算法太過複雜，暫不討論。這裡只用最簡單的方法舉例，只把概念講清楚，也不考慮破解的可能性。

凱撒密碼

這是凱撒當年的軍用密碼，是最古老，也是最簡單的一種密碼。舉個例子：

明文：ok

密文：rn

加密方式很簡單，將明文字母向右偏移三位，o就是r，k就是n。解密就是反方向偏移三位。

金鑰 

上面凱撒密碼的金鑰就是3。發訊息時使用密文傳輸，即使被黑客攔截，他無法理解rn是什麼意思，只有擁有金鑰的人才能解密真正的訊息明文，而金鑰只有發訊息和收訊息的人才知道。

隨機數（加鹽）

假如收信人每次收到rn都會去做同樣的事情，那麼黑客再攔截到rn密文時，他不用破解就可以預測到收信的人行為了，他甚至可以主動給收信人發rn，從而在需要時控制收信人。

隨機數的作用就是使密文變的不可預測，假如隨機數是5，5*1=5，密文將偏移5位，同時將隨機數5也發給收信人。接收人也用相同的演算法5*1=5，從而得知這一次的解密金鑰是5，要反向偏移5位而不是固定的3位。並且隨機數是不可重複的，這樣每次的密文都會完成不同，無法預測。

雜湊值（訊息摘要）

有時候我們下載一些檔案，對方可能還會提供雜湊值，比如md5、sha大家應該不會陌生吧，它們都是生成雜湊值的不同演算法。廠商將原始檔案通過一定演算法生成雜湊值（一串字串），公佈出來。使用者下載後，自己再用工具算一遍，得出的雜湊值相同，說明檔案沒有被擅改過。如果不相同，你下載的檔案有可能已經被黑客植入惡意指令碼。

生成雜湊值的過程是不可逆的，比如20（原文）除以8（雜湊演算法）等於2（雜湊值），餘數4被丟棄了，所以2和8是不可能倒推出20的。而我們拿到20再算一遍，必然得出結果2，和廠商比對一樣，說明20就是原檔案，沒有被擅改過。

不論原始檔案或訊息有多麼大，最終生成的雜湊值都可以是非常簡短的，可以反覆做除法，一直除到想要的長度，這樣便於傳輸攜帶。

非對稱加密

在網際網路上，我們通常不會只和一個使用者通訊，假如他們每個人都知道我們的金鑰，那他們就可以互相解密了。你也可以給每個使用者都單獨配一個不同的金鑰，但如果我們的使用者非常多，要管理這麼多的金鑰是非常麻煩的事情。

非對稱加密指有兩個金鑰，公鑰和私鑰，成對出現 。公鑰是公開的金鑰，所有使用者可以用它加密，不能解密。而私鑰是伺服器私有，只能解密，不能加密。從而保證所有人發的訊息只有伺服器能看到。也可以反過來，用私鑰加密訊息，用公鑰解密，可以保證訊息確實是伺服器發出的。

比如上面說的20除以8等於2，丟棄餘數4，從而使2和8無法倒推出20。假如現在伺服器知道餘數是4，不就可以倒推了嗎？我們提前做幾道演算法：2*8+4=20，3*8+4=28。。。假如原文是49，加密時隨機將其拆分成20+28+1。根據前面的演算法，20=2，28=3，多出的尾數1保留，密文就是231。由於不知道餘數4，黑客即使知道演算法*8和尾數1，也無法通過231還原出49。而我們知道餘數4，就可以用2還原出20，用3還原出28，最後20+28+1得出原文就是49。而餘數4就是我們的私鑰。

非對稱加密雖然安全性更高，但從上面就可以看出，非對稱加密比對稱加密複雜的多，效能也低的多。所以它並不能完全取代對稱加密，只適合對一些較短的關鍵性的內容加解密，如下。

數字簽名

雜湊值保證了訊息完整性，而且簡短便於傳輸，但是無法確認訊息來源。黑客可以攔截訊息，然後冒名發出一條假訊息，並相應生成假訊息的雜湊值，發給收信人。收信人比對雜湊值一致還誤以為是真實伺服器發出的。

數字簽名和現實中的簽名作用一樣，用於識別身份，而且非常簡短。比如：採用非對稱加密技術，發信人用私鑰對雜湊值進行加密，收信人用公鑰解密出雜湊值。因為只有私鑰才能加密，加密後的內容就相當於個人簽名，只有與其對應的公鑰才能解密，只要能解密成功就能證明訊息來源的真實性，偽造的簽名是無法被特定的公鑰識別的。然而公鑰就一定是安全的嗎？

證書

使用者的公鑰都是從網上獲取。而黑客同樣可以進行攔截，並將黑客的公鑰替代伺服器的公鑰發給使用者，使用者用公鑰加密後，黑客可以用他的私鑰直接解密。此時就需要第三方認證機構對公鑰進行認證了。

1，如果伺服器需要認證，則向認證機構申請。

2，認證機構用自己的私鑰對伺服器的相關資訊（包含公鑰）進行數字簽名，相關資訊和簽名就構成了伺服器證書。

3，使用者訪問伺服器時，伺服器將其證書發給使用者。

4，使用者在安裝window作業系統時，預設會安裝受信任的認證機構的證書，證書中也包含認證機構的公鑰。使用者瀏覽器用認證機構的公鑰，解密伺服器證書的數字簽名，得到雜湊值。然後將伺服器證書中的公鑰與雜湊值（摘要）進行比對，從而確認伺服器公鑰的真實性。所以，如果你的伺服器作業系統不是正版的，或雜湊值比對不一致，那從根本上就無法保證伺服器的安全性。

https

理解了以上內容，基本上就可以明白https的通訊過程了

1，客戶端發起請求，和伺服器協商將使用的加密演算法，傳輸協議等資訊，這些內容都是公開的。

2，伺服器將自己的證書發給客戶端。

3，客戶端驗證證書合法性。

4，客戶端生成對稱加密金鑰，用伺服器證書中的公鑰對金鑰加密，發給伺服器，伺服器用私鑰解密拿到對稱金鑰。

5，安全性相關工作全部確認完閉，客戶端和伺服器開始使用對稱金鑰傳送業務訊息。

對稱金鑰

以上https可以發現，低效能的非對稱金鑰只是用在安全確認環節上，只對較短的關鍵內容進行加解密。而訊息的內容有可能是非常長的，比如一個html上千行程式碼，此時用對稱金鑰效能更高，最後生成的對稱金鑰也只有伺服器和客戶端彼此知道。