一、密碼學基礎
密碼學要解決信息的機密性、完整性和不可否認性。其中：
機密性：對傳遞的信息進行加密就可以實現機密性，保證信息不泄漏給未經授權的人。（對稱、非對稱加密）
完整性：防止信息被未經授權的人篡改，保證信息不被篡改。（單向散列、消息認證碼、數字簽名）
不可否認性：能夠保證信息行為人不能否認其信息行為。（對應的技術數字簽名）
身份認證：也能實現身份認證。（對應技術有消息認證、數字簽名）
1.1、密碼學基本元素
明文（plain text）：希望得到保密的原始信息
密文（cipher text）:明文經過密碼變換后的消息
加密（encryption）：由明文變換為密文的過程
解密（decryption）:由密文恢復出明文的過程
加密算法（encryption algorithm）:對明文進行加密時采用的一組規則
解密算法（decryption algorithm）:對密文進行解密時采用的一組規則
秘鑰（key）:控制加密和解密算法操作的信息
1.2、密碼學的分類
密碼學的密碼算法可以分為：對稱加密(Sysmmetric Cryptography)和非對稱加密（Asymmetric Cryptography）
以及用於確認數據完整性的單向散列（One-Way Hash Funcrion）又稱密碼校驗(Cryptographic Checksum)、指紋
(Fingerprint)、消息摘要（Message Digest）。
1.2.1 對稱加密
特點：在加密和解密使用同一秘鑰。
優點：加密或解密運算速度塊，加密強度高，算法公開。
缺點：秘鑰分發難，更新周期長，不便於管理。
對稱密碼算法有AES算法（Advanced Encryption Standard）又稱高級加密標准Rijndael加密發，屬於非保密、
公開披露的，在各種平台上易於實現、速度快，設計簡單，密文和明文長度一致，硬件支持、加密芯片。DES也
是對稱密碼算法，就是老了。對稱密碼中分組密碼模式：ECB(Electronic CodeBook)模式，電子密碼本模式，
明文與密文一一對應，存在一定風險。CBC(Cipher Block Chaining)模式，密文分組鏈接模式，初始化向量IV，
每次加密時隨機產生。OFB模式稱為輸出反饋模式，在OFB模式中，XOR所需的比特序列(秘鑰流)可以事先通過
密碼算法生成，和明文分組無關。只需要提前准備好所需要的秘鑰流，然后進行XOR運算就可以了。具體參考下圖：
1.2.2 非對稱加密
非對稱密碼算法的秘鑰分為加密秘鑰和解密秘鑰。發送者使用加密秘鑰（公鑰）對消息
加密，接受者使用解密秘鑰（私鑰）對密文進行解密。公鑰和私鑰一一對應，形成秘鑰對。
非對稱密碼基於數學上的難題，正向生成公鑰和私鑰很容易，但是通過公鑰逆向生成私鑰
是困難的。
非對稱密碼算法-RSA
RSA是非對稱加密中最著名的加密算法，與1977年由Rivest、Adi Shamir和Len Adlenman
三人共同發明的，RSA基於大整數分解素因子困難，一旦發現就能破解，可以用來加密也
可以用來簽名。還有其他的非對稱加密，比如ECC、ELGAmal、Rabin。
1.2.3 混合加密系統
混合加密就是對稱加密和非對稱加密的結合。由於對稱加密算法速度快，強度高，而非對
稱加密算法效率低，但能夠解決秘鑰配送問題。因此可以通過非對稱加密配送對稱秘鑰，
再采用對稱秘鑰用來加密的方式，實現網絡的秘鑰配送與通信加密。
一般實踐中，發送者通過數字證書獲得接收者的公鑰（防止偽裝），然后每次生成對稱加
密用的秘鑰，用接收者的公鑰對對稱密碼算法的密鑰進行加密，同時用對稱密碼算法的秘鑰加
密數據得到密文。因為對稱密碼只對當前的一條信息負責，而非對稱密碼會影響到過完和未來
所有通信，因此公鑰密碼強度應該高於對稱密碼私鑰。
一般是用接受者的公鑰加密對稱秘鑰，35114因為是雙向認證，可以用設備的公鑰先加密一個VKEK，
然后設備用私鑰解密得到VKEK。因為VEK每一個小時變化，如果用平台的公鑰加密的話，非對稱
加密頻率太高，那么用VKEK只用一次就好了，但是要保證VEKE的可靠性。
1.2.4 單向散列
單向散列技術是為了保證信息的完整性，防止信息被篡改的一項技術，有一個輸入和輸出，輸入稱為
消息，輸出稱為散列值。特點：一種采集信息的“指紋”的計數；無論消息長度，計算出的長度是不變的；
快速計算；消息不同，散列值不同，需要具有抗碰撞性，弱抗碰撞性是給定散列值，找到和該消息具
有相同散列值的另一條消息是困難的，強抗碰撞性是任意散列值，找到散列值相同的兩條不同的消息
是困難的；具有單向性，不可由散列值推出原消息。對應的技術有MD、SHA。
單向散列函數的應用
①檢測消息是否被篡改
②基於口令的加密：將口令和salt隨機數混合計算其散列值。
③消息認證碼（MAC）：將共享密鑰和消息混合后計算的散列值，可以檢測並防止通信過程中
的錯誤、篡改以及偽裝。
④數字簽名。
⑤挑戰應答（challenge-response）方式認證。
二、密碼學應用
消息認證碼是一種確認完整性並進行認證的計數，輸入包括任意長度的消息和一個發送者與接受
者共享的秘鑰，輸出固定的長度數據。（無法向第三方證明這個消息是教官發送的）
2.2、數字簽名
在非對稱加密中，私鑰用來解密，公鑰用來加密。
在數字簽名技術中，私鑰用來加密，公鑰用來解密。
2.3、數字證書
CA私鑰加密用戶的公鑰和一些相關的信息（有效時間、發證機關、序列號）生成數字證書。
CA機構類似公安局，哈希值類似身份證號，對哈希值簽名就是蓋章。
數字證書的組成：
1、版本；
2、序列號；
3、簽名算法;(ey:sha256RSA)
4、簽名哈希算法；(ey:sha256)
5、頒發者；
6、有效期；
7、使用者；
8、公鑰；（ey:RSA）
9、增強型秘鑰用法；
10、使用者秘鑰標識符；
11、頒發機構秘鑰標識符；
12、頒發者備用名稱；
13、使用者備用名稱；
14、指紋算法；（ey:sha1）
15、指紋；（ey:實際是指紋的密文，在客戶端會用CA的公鑰解密，是唯一的。最終會用簽名算法
和簽名哈希算法對指紋進行簽名。）
2.4、SSL
2.5、國產密碼算法的總結
①SM1 :為對稱加密,其加密強度與AES相當，該算法不公開，調用該算法時，需要通過加密芯片接口
進行調用，秘鑰長度和分組長度為128位。
②SM2 :為非對稱加密，基於ECC，該算法已經公開。SM2橢圓曲線公鑰密碼算法是我國自主設計的
公鑰秘鑰算法，包括SM2-1橢圓曲線簽名算法、SM2-2橢圓曲線秘鑰交互協議、SM2-3橢圓曲線加密
算法，分別用於實現數字簽名秘鑰協商和數據加密等功能。與RSA不同，由於該算法基於橢圓曲線上
點群離散對數難題,故其簽名速度和秘鑰生成速度都快於RSA，256位的SM2密碼強度已經比2048位
的RSA密碼強度高。
③SM3：SM3雜湊算法是由我國自主設計的密碼雜湊算法，可以參考MD5理解，適用於商用密碼應
用中的數字簽名和驗證消息認證碼的生成與驗證以及隨機數的生成，可滿足多種密碼應用的安全需
求。為了保證雜湊算法的安全性，其產生的雜湊值不應太短，例如MD5輸出128比特雜湊值，輸出
長度太短，影響其安全性。SHA-1算法的輸出長度為160比特，SM3輸出的長度為256位，因此SM3
算法的安全性要高於MD5和SHA算法。
④SM4：無線局域網標准的分組數據算法，對稱加密、秘鑰長度和分組長度均為128位。要保證一
個對稱密碼算法的安全性的基本條件是具備足夠的秘鑰長度，SM4算法和AES算法具有相同的密鑰
長度分組長度128，因此安全性上高於3DES算法。
三、密碼學誤用
3.2、關於密碼學的常識
1)不要使用保密的密碼算法
2)低強度密碼比不加密更危險
3)任何密碼都有破解的一天。(量子計算可以在根本上解決此問題，因為量子糾纏可以實現一次性密碼本算法)
4)密碼只是信息安全中的一環，人更重要。