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密码学

2024-06-07 20:06:00   0  举报

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大纲/内容

密钥套件（密码学算法的组合）

组成

身份验证算法

如RSA

密钥协商算法

用于协商出预备主密钥(PremasterSecret), DH参数及DH公钥由服务器发送

若使用RSA密钥协商算法，那么服务器的密钥对非常重要，服务器的公钥不仅要进行身份验证，还要进行密钥协商，一旦私钥泄露，就失去了前向安全性

若使用静态DH算法，服务器证书中会包含固定的DH参数及DH公钥，也会失去前向安全性。故现在密钥套件很少支持DH算法，CA机构在签发证书时也不会包含DH参数及DH公钥

为保证前向安全性，目前使用最多的密钥协商算法是DHE算法及ECDHE算法。这两个算法和服务器的密钥对关系不大，即密钥的协商不取决于服务器的密钥对，服务器的私钥即使泄露也不会造成太大风险

加密算法或加密模式

如 AES_CBC_128，使用AES对称加密算法，加密模式是CBC，密钥长度是128bit

HMAC算法的加密基元

如 HMAC_SHA1，该算法用于保证数据完整性

PRF的加密基元

实践

查看客户端和服务器支持的密钥套件

openssl ciphers -V

查看服务器是否支持某个特定的密钥套件

openssl s_client -cipher &quot;ECDHE-RSA-AES128-SHA&quot; -connect www.baidu.com:443 -tls1_1

秘钥协商算法

MAC 算法(Message Authentication Code)

由来

Hash 算法可以完成数据完整性校验,但却不能避免消息被篡改

两种形式

CBC-MAC

从块密码算法的 CBC 分组模式演变而来

HMAC(Hash-based MAC)

它是HTTP 中应用最多的MAC算法, 该算法使用 Hash 算法作为加密基元

变种

HMAC-SHA-1

HMAC-SHA256

HMAC-SHA512

AE (Authenticated Encryption)加密模式

结合对称加密算法及 MAC 算法提供机密性和完整性的模式

三种模式

Encrypt-and-MAC (E&M)

对消息分别进行加密运算及 MAC 运算,然后将两个结果结合起来发送给接收方

MAC-then-Encrypt (MtE)

对消息进行 MAC 运算,然后将消息及 MAC 值组合在一起进行加密, 最终加密值再发送给接收方. HTTPS 一般使用该方式

Encrypt-then-MAC (EtM)

对消息进行加密,得到密文, 然后对密文再计算 MAC 值 , 最终将两者组合发送给接收方

ADAE (Authenticated Encryption with Associated Data)加密模式

底层组合加密算法及 MAC 算法, 能够同时保证数据机密性及完整性, 减轻使用者负担

三种模式

CCM(Counter with CBC-MAC)

GCM(Galois/Counter Mode)

目前较为流行的模式

采用 GHASH(MAC 算法) 进行 MAC 运算, 使用块密码 AES 算法 CTR 模式的一种变种进行加密运行, 性能及效率非常不错

ChaCha20-Poly1305

HTTP 不安全的原因

数据未加密

身份无法验证

数据易篡改

密码学 Hash 算法分类

MD5

摘要长度 128byte, 已被证明不安全,, 理论上经过 2 的 80 次方运算就会产生碰撞, 目前最快只要 2 的 63 次方就可出现碰撞

SHA族类

SHA-1

类似 MD5, 摘要长度为 160 byte. 已被证明不安全

SHA-2

SHA-256

摘要长度 256

SHA-512

摘要长度 512

SHA-384

摘要长度 384

SHA-224

摘要长度 224

SHA-3

SHA3-256

摘要长度 256

SHA3-512

摘要长度 512

SHA3-384

摘要长度 384

SHA3-224

摘要长度 224

数据加密算法

分类

对称加密算法( Synmmetric-key Algorithms)

流密码算法 (stream ciphers)

RC4

已被证明不安全

ChaCha

块密码算法 (block ciphers)

实现

AES

对称加密算法的标准算法. 美国国家标准与技术研究院 NIST 对众多对称加密算法进行考核,从安全性及效率进行多方面测评,最终选择 Rijindael 算法作为对称加密算法标准. 以 Rijindael算法为原型创建了 AES(Advanced Encryption Standard)算法, 即最终的对称加密算法

DES

3DES

Blowfish

不推荐使用

Rijindael

Camellia

IDEA

SEED

迭代模式

ECB 模式(Electronic Code)

CBC模式(Cipher Block Chaining)

CTR模式