加密算法
互联网传输数据时可能会发生的四个主要问题
- A向B发送的消息可能会在传输途中被X偷看。这就是"窃听"（使用加密）
- A向B发送的消息可能会在传输途中被X截取，然后返回给A（A以为发送给了B）。然后X再以A的身份向B发送信息（B以为是A发送的）。这就是"假冒"（消息认证码或数字签名）
- A向B发送的消息可能会在传输途中被X修改，这就是"篡改"（消息认证码或数字签名）
- 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，并在事后声称"这不是我发送的消息"，这就是"事后否认"（数字签名）
数字签名技术无法确认公开密钥的制作者，想要解决这个问题，可以使用数字证书技术
哈希函数
哈希函数的算法中具有代表性的是MD5、SHA-1和SHA-2等。其中SHA-2是现在应用较为广泛的一个，而MD5和SHA-1存在安全隐患，不推荐使用
对称加密
加密和解密都使用相同密钥，称为对称加密（也可叫作：共享密钥加密）
常见的算法有：凯撒密码、AES、DES、动态口令等，其中AES应用最为广泛
共享密钥如果是双方各自保存（不在网络中传输的话，相对安全），但是有些场景是需要先动态获取共享密钥，再进行加密，这样是有安全隐患的，比如：
A要向B发送消息，先问B要一个密钥，此时密钥被X窃听了
然后A使用密钥加密数据，发送给B，此时X就可以使用密钥进行解密了
甚至X可以修改内容后，再次加密，然后发送给B
非对称加密
加密和解密分别使用不同密钥，称为非对称加密（也可叫作：公开密钥加密）
加密用的密钥叫作"公开密钥"，解密用的叫作"私有密钥"
常见的算法有：RSA、椭圆曲线加密算法等，其中RSA应用最为广泛
上面说的动态获取共享密钥存在安全隐患的问题，可以使用非对称加密的方式解决（因为发布出去的公钥只能加密，解密需要使用私钥）
而且还解决了另外一个问题，一个私钥可以有N个公钥，假设发布给100个人，如果是共享密钥，那就需要100对，而非对称加密的话，只需要一个私钥就行了
但是，非对称加密的性能要比对称加密要差很多，所以不适合直接用于直接加密整个内容
当时，使用非对称加密技术，依然会有安全隐患，比如：
A要向B发送内容，于是问B要了公钥PB，此时公钥被X篡改了（X生成了自己的密钥对），然后把公钥PX给了A
然后A使用PX加密，并将内容发送给B，此时X截取了A发送的内容，然后用自己的私钥进行解密，进行窃听
甚至可以将解密后的内容篡改，然后用PB加密，再发送给B
这种通过中途替换公开密钥来窃听数据的攻击方法叫作"中间人攻击"（man-in-the-middle attack）
后面所说的混合加密和迪非-赫尔曼密钥交换依然可以被中间人攻击，只是攻击难度更大了而已
混合加密
前面说到的非对称加密的性能问题，可以使用共享密钥加密数据，使用公开密钥加密共享密钥的方式来优化
A向B索要公钥PB，然后用PB加密共享密钥，然后将加密后的共享密钥发送给B
A使用共享密钥加密数据，并发送给B
B使用私钥解密共享密钥，再使用解密后的共享密钥解密数据
像这样，混合加密在安全性和处理速度上都有优势。能够为网络提供通信安全的SSL协议也应用了混合加密方法
迪非-赫尔曼密钥交换
假设有一种方法可以合成两个密钥。使用这种方法来合成密钥P和密钥S，就会得到由这两个密钥的成分所构成的密钥P-S
- 密钥之间可以合成，但不能分解。如：即使持有密钥P和合成的密钥P-S，也无法把密钥S单独取出来
- 不管是怎样合成而来的密钥，都可以把它作为新的元素，继续与别的密钥进行合成。如：使用密钥P和密钥P-S，还能合成出新的密钥P-P-S
- 密钥的合成结果与合成顺序无关，只与用了哪些密钥有关。比如合成密钥B和密钥C后，得到的是密钥B-C，再将其与密钥A合成，得到的就是密钥A-B-C。而合成密钥A和密钥C后，得到的是密钥A-C，再将其与密钥B合成，得到的就是密钥B-A-C。此处的密钥A-B-C和密钥B-A-C是一样的
A生成密钥P，然后将密钥P发送给B
A和B各自准备自己的私有密钥SA和SB
A利用密钥P和私有密钥SA合成新的密钥P-SA
B也利用密钥P和私有密钥SB合成新的密钥P-SB
A将密钥P-SA发送给B，B也将密钥P-SB发送给A
然后各自把SA和SB再次进行合成，因为合成的结果和顺序无关，所以SA-P-SB和SB-P-SA相同
然后将SA-P-SB和SB-P-SA作为加密密钥和解密密钥来使用
使用迪菲-赫尔曼密钥交换，通信双方仅通过交换一些公开信息就可以实现密钥交换。但实际上，双方并没有交换密钥，而是生成了密钥。因此，该方法又被叫作"迪菲-赫尔曼密钥协议"
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
A生成了一个用于制作消息认证码的密钥，然后使用安全的方法将密钥发送给了B
A使用密文和密钥生成一个值，比如：使用MD5算法。这个由密钥和密文生成的值就是消息认证码，简称为MAC（Message Authentication Code）
A将MAC和密文一起发送给B
和A一样，B也需要使用密文和密钥来生成MAC，然后比对MAC值是否一致
计算MAC的算法有HMAC、OMAC、CMAC等，目前，HMAC的应用最为广泛
然而，这种方法也有缺点。在使用消息认证码的过程中，AB双方都可以对消息进行加密并且算出MAC。也就是说，我们无法证明原本的消息是A生成的还是B生成的
因此，假如A是坏人，他就可以在自己发出消息后声称“这条消息是B捏造的”，而否认自己的行为。如果B是坏人，他也可以自己准备一条消息，然后声称“这是A发给我的消息”
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，还可以预防事后否认问题的发生
公开密钥加密中，加密使用的是公开密钥，解密使用的是私有密钥。任何人都可以使用公开密钥对数据进行加密，但只有持有私有密钥的人才能解密数据。然而，数字签名却是恰恰相反的
A将公开密钥发送给B
A使用私有密钥加密消息。加密后的消息就是数字签名
A将消息和签名都发送给了B
B使用公开密钥对密文（签名）进行解密
生成的是“只能由持有私有密钥的A来加密，但只要有公开密钥，谁都可以进行解密的密文”。这个密文作为密码似乎没有任何意义。但是换一个角度来看就会发现，它可以保证这个密文的制作者只能是持有私有密钥的A
由于B只有公开密钥，无法生成A的签名，所以也预防了“事后否认”这一问题的发生
公开密钥加密的加密和解密都比较耗时。为了节约运算时间，实际上不会对消息直接进行加密，而是先求得消息的哈希值，再对哈希值进行加密，然后将其作为签名来使用
数字证书
虽然使用数字签名后B会相信消息的发送者就是A，但实际上也有可能是X冒充了A
因为使用公开密钥加密无法确定公开密钥的制作者是谁。收到的公开密钥上也没有任何制作者的信息。因此，公开密钥有可能是由某个冒充A的人生成的
“公开密钥加密”和“数字签名”无法保证公开密钥确实来自信息的发送者。因此，就算公开密钥被第三者恶意替换，接收方也不会注意到。不过，使用数字证书就能保证公开密钥的正确性