1、加密与解密基础概念
SSL全称：Secure Sockets Layer,安全套接字层；
安全的目标：
1>保密性：confidentiality;
2>完整性：integrity;
3>可用性：availability;
攻击类型：
1>威胁保密性的攻击：窃听、通信量分析；
2>威胁完整性的攻击：更改、伪装、重放、否认；
3>威胁可用性的攻击：拒绝服务(DoS)
安全相关的加密和解密：
1>传统加密方法：替代加密、置换加密；
2>现代块加密方法：现代块加密机制；
安全相关的服务机制：
1>认证机制；
2>访问控制机制；
2、Linux系统上基于安全相关的协议或工具：OpenSSL(ssl协议)、GPG(gpg协议)；
加密算法和协议：
1>对称加密：3DES，AES；
2>公钥加密：不常用，比对称加密要慢3个数量级，RSA，DSA；
3>单向加密：MD5，SHA1…；
4>密钥交换：RSA，DH(Deffie-Hellman)，ECDH(椭圆曲线DH)，ECDHE(临时椭圆曲线DH)；
2.1 对称加密：
常用的对称加密算法：
DES： Data Encryption Standard，数据加密标准；以64bits(8Byte)为一块进行56bits的秘钥进行加密和解密；
3DES：Triple DES；
AES： Advanced Encryption Standard, 高级加密标准；有多种变长秘钥，128/192/256bits；
Blowfish；
Twofish；
RC6；
CAST5；
对称加密的特性：
1>加密和解密使用同一个秘钥；
2>将原始数据分隔成固定大小的块进行逐个进行加密；
对称加密的缺陷：
1>秘钥过多；
2>秘钥分发困难；
2.2 公钥加密：秘钥分为公钥与私钥；
公钥：pubkey，从私钥中提取产生，可以公开给所有人；
私钥：secret key，通过工具创建，使用者自己留存，必须保证其私密性；
公钥加密的特性：用公钥加密的数据，只能使用与之配对的私钥解密；反之亦然；
公钥加密的用途：
1>数字签名：主要在于让接收方确认发送方的身份；
2>秘钥交换：发送方用对方的公钥加密一个对称秘钥，并发送给对方；
3>数据加密解密；
公钥常用算法：RSA，DSA，ELGaml(商业加密算法)；
RSA：数字签名+加密解密；
DSA：数字签名；Digital Signature Algorithm；
公钥加密的工作模式：
数据从用户Bob发送给Alice的数据加密过程：
1> Bob用单向加密算法对数据data计算并得出数据的特征码；
2> Bob用自己的私钥加密特征码，形成数字签名，并把数字签名信息附在data后面；
3> Bob用对称加密算法加密(一次性加密)上面内容(数据+数字签名)；
4> Bob用Alice的公钥加密由对称加密得出的密钥，并将加密后的信息附在上面内容(加密后的数据+数字签名)后面；
Alice接收到加密数据后的解密过程：
1> Alice用自己的私钥解密(解密后得出：加密的数据+数字签名、由Bob生成的对称加密密钥)；<保密性>
2> Alice用由Bob生成的对称加密密钥进行解密(解密后得出：数据+数字签名)；<秘钥交换>
3> Alice用Bob公钥解密(解密后得出：数据、数据的特征码)；<身份验证>
4> Alice用跟Bob相同的单向加密算法对数据进行加密，得出另一个特征码，用此特征码比对上面解密出来的特征码，如果相同，则表示数据的<完整性>；
2.3 单向加密：提取数据指纹(数据的特征码)，只能加密，不能解密；
单向加密的特性：定长输出、有雪崩效应(初始数据的微小改变将导致加密结果的巨大变化)；
单向加密的功能：完整性验证；
单向加密的算法：
md5： Message Digest 5，128bits定长输出；
sha1： Secure Hash Algorithm 1，160bits定长输出；
sha常用的定长输出： sha224，sha256，sha384，sha512等；
2.4 密钥交换：IKE(Internet Key Exchange，互联网秘钥交换)；
密钥交换常用的实现方法：
RSA；
DH(Deffie-Hellman)；
ECDH(椭圆曲线DH)；
ECDHE(临时椭圆曲线DH)；
上图说明：
1> Alice和Bob协商生成2个公共数据：大素数p，整数g，整数g是大素数p的本原根；
2> Alice选择一个密钥数字a，明文发送A给Bob，其中A=g^a%p；
3> Bob选择一个密钥数字b，明文发送B给Alice，其中B=g^b%p；
4> Alice计算密钥值s，s=(g^b%p)^a%p；
5> Bob计算密钥值s，s=(g^a%p)^b%p；
6> 至此，Alice和Bob拥有一个相同的秘钥s；
4、PKI：Public Key Infrastructrue，公钥基础设施；
PKI的组成部分：
1> 签证机构：CA；
2> 注册机构：RA；
3> 证书吊销列表：CRL；
4> 证书存取库：CB；
X.509：目前版本是v3；
被广泛使用的数字证书标准，是由国际电联电信委员会(ITU-T)为单点登录(SSO-Single Sign-on)
和授权管理基础设施(PMI-Privilege Management Infrastructure)制定的PKI标准；
X.509 v3证书数据结构:
Certificate：证书
Version ：版本
Serial Number ：序列号
Algorithm ID ：算法标识
Issuer ：颁发者，一般是CA机构
Validity ：有效期
Not Before ：有效起始日期
Not After ：有效终止日期
Subject ：使用者
Subject Public Key Info ：使用者公钥信息
Public Key Algorithm ：公钥算法
Subject Public Key ：公钥
Issuer Unique Identifier (Optional) ：颁发者唯一标识
Subject Unique Identifier (Optional) ：使用者唯一标识
Extensions (Optional) ：扩展
…
Certificate Signature Algorithm ：证书签名算法
Certificate Signature ：证书签名
检查证书的5个环节：
1>确认认可签发证书的CA机构；
2>证书内容没问题；
3>证书在有效期内；
4>证书上的名字与当前通信的主机名字一致；
5>证书没有被吊销；
5、SSL/TLS
SSL：Secure Sockets Layer，安全套接字层；<版本：ssl 1.0 , ssl 2.0 , ssl 3.0>
TLS：Transport Layer Security，传输层安全；<版本：tls 1.0 , tls 1.1 , tls 1.2 , tls 1.3>
SSL/TLS分层设计：
1> 最底层：基础算法原语的实现，比如定义aes,rsa,md5等的功能；
2> 向上一层：各种算法的实现；
3> 再向上一层：组合算法实现的半成品；
4> 最高层：用各种组件拼装而成的各种成品的密码学协议软件；
用于实现SSL/TLS功能的程序中，常用的是：OpenSSL；
OpenSSL的组成部分：
1> libcrypto：用于实现加密解密的库；
2> libssl： 用于实现SSL安全通信的库；
3> openssl： 命令行工具；
双向证书认证的SSL握手过程(SSL_handshake_with_two_way_authentication_with_certificates)：
上图说明：
phase 1：
1> client:生成一个随机数，RNc；
2> client —> server：发送 Client Hello 消息，这个消息里包含了一个客户端生成的随机数 RNc、客户端支持的加密套件（Support Ciphers）和 SSL Version 等信息；
3> server：生成一个随机数，RNs；
4> server —> client：发送 Server Hello 消息，这个消息会从 Client Hello 传过来的 Support Ciphers 里确定一份加密套件，这个套件决定了后续加密和生成摘要时具体使用哪些算法，另外还会生成一份随机数 RNs；
phase 2：
1> server —> client：发送server端证书；
2> server —> client：要求客户端发送client证书；
3> client：验证服务端证书；验证通过后，提取出服务端的公钥；
phase 3：
1> client —> server：发送client证书；
2> server：验证客户端证书；验证通过后，提取出客户端的公钥；
3> client —> server：发送用客户端私钥加密的证书；
4> server：验证加密的客户端证书；用客户端公钥进行解密；
5> client：生成随机数，pre-master-secret；
6> client —> server：客户端用服务端的公钥加密随机数pre-master-secret，发送给服务端；
7> client，server：根据三个随机数(RNc，RNs，PMS)计算出对称加密秘钥MS；
phase 4：
1> client —> server：使用相同的对称加密密钥MS建立加密连接；
2> client —> server：结束SSL handshake；
3> server —> client：使用相同的对称加密密钥MS建立加密连接；
4> server —> client：结束SSL handshake；