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—— 本文由本人首發(fā)于“阿里技術(shù)”公眾號：鏈接 事情是這樣的，Alice 和 Bob 是一對 CP。兩人之間難免要說一些 secret，又不想被別人偷聽，怎么辦呢？本文就是講述這對 CP 之間如何安全隱秘的聊天，如何跟無（wěi）聊（suǒ）份子們斗智斗勇的故事。先介紹一下將要登場的各個角色：
如何不被竊聽 —— 加密剛開始時，Alice 和 Bob 沒有安全意識。平時說話聊天沒有什么防范措施，經(jīng)常被 Eve 偷聽。但礙于情面又不好直說，為此煩惱不已。偷聽過程如下：  Bob 是個技術(shù)男，想到一個辦法。既然有人偷聽，那我為什么不 加密 呢？說干就干，他事先和 Alice 商定一個 密鑰（key），是個隨機值，別人猜不出來。從此這對 CP 之間聊天就用這個 key 進(jìn)行加密保護(hù)，如下：  從圖中可以看到，Alice 在說話前，先用 key 對消息內(nèi)容進(jìn)行加密。發(fā)送消息時，不再直接傳遞“我剛買了個包包”這么直白的 明文 ，而是 “*&2#%/Qw@##” 這種誰都看不懂的 密文。即使被 Eve 竊聽，她也完全看不懂神馬意思，只能表示 WTF。Bob 收到密文后，先用 key 對其進(jìn)行解密，得到原始的消息內(nèi)容“我剛買了個包包”。 旁白：
言歸正傳，一切看起來是那么完美。Alice 和 Bob 以為可以高枕無憂了，卻沒想到道高一尺 Eve 高一丈。 如何交換密鑰 —— 非對稱加密自從 Alice 和 Bob 使用了“加密”這種秘密武器之后，Eve 什么都聽不到了。為此她寢食難安，沒有八卦的生活還有神馬意義??？ 還好，Eve 不是普通的 Eve，她并不只是一個八卦女，她是個懂科技的 girl。思考幾天之后，Eve 意識到這對 CP 肯定是用了加密的。一不做二不休，Eve 找到了破解辦法，請看下圖。  Eve 觀察到那對 CP 之間為了安全性，會經(jīng)常更換 key。為此，她尋找一個合適的時機，把 key 竊取到手。之后，Eve 又可以愉快的竊聽了，終于可以睡個安穩(wěn)覺。竊聽過程如下：  有 key 在手，Eve 截獲消息之后，就可以像 Bob 一樣把消息明文解密出來。 不過好景不長，相對于 Eve 來說，Bob 才是掌握核心科技的。他很快發(fā)現(xiàn) Eve 的這一行為，想到另一個辦法： 非對稱加密。具體過程如下： 
另外，這種方式還有個顯著優(yōu)點。假使 Bob 還有很多別的女友（嚴(yán)重抨擊這種行為），他可以把同一個公鑰 pub 都發(fā)給她們，各個女友都用這個 pub 和 Bob 進(jìn)行通信。構(gòu)成“多對一”的通信關(guān)系，卻不用擔(dān)心女友 A 竊聽到女友 B 和 Bob 之間的聊天內(nèi)容，因為 pub 無法解密。而在對稱密碼中，Bob 必須為每個女友都分發(fā)一個不同的 key，這很難保管。 旁白：
好了，現(xiàn)在信道安全問題已經(jīng)解決啦，不用再擔(dān)心 secret 被 Eve 偷聽。但是情場多艱，猥瑣男 Mallory 現(xiàn)在隆重登場。 如何防止數(shù)據(jù)篡改 —— MAC文章開頭說了，Mallory 是個專業(yè)搞破壞 20 年的男人，這次也不例外。請看下圖：  Mallory 并不是八卦小女生，他對偷聽秘密沒有任何興趣。生而不羈，他決定搞一些惡作劇，篡改一下消息吧。于是他把 “我剛買了個包包” 改成“我決定跟你分手”，但 Bob 卻不知道已被篡改，還以為是 Alice 的原話。那么問題來了，求此刻 Bob 的心理陰影面積。 經(jīng)過一番狗血的情感糾葛之后，Alice 表示還是愛他的，Bob 終于意識到有人在從中作梗。這還得了，之前我們一直強調(diào)，Bob 是個掌握核心科技的 boy，他很快就想到了應(yīng)對措施。請看下圖（為了簡單起見，本例僅展示防篡改的情況，沒有對 message 做加密）：  圖中的 MAC 指的是 消息認(rèn)證碼（Message Authentication Code），你現(xiàn)在不需知道它的原理，只要記住 ：（1）傳入兩個參數(shù) message 和 key，進(jìn)行一系列計算后得到一個值叫 MAC。（2）只有 message 和 key 相同的情況下，才能得到相同的 MAC。
旁白：
如何校驗身份 —— MACMallory 還有個小伎倆，那就是冒充身份，恰好 MAC 也可以對付這個。且看下圖：  Mallory 發(fā)一個消息給 Bob，說“親愛的，我是 Alice 哦，balabala...”（求猥瑣程度...）。如果沒有校驗措施，Bob 可能就中招了。同樣的，Bob 可以用以下方式進(jìn)行防范：  只有 Alice 和 Bob 擁有相同的 key，所以 Bob 只有在校驗 MAC 成功時才會相信對方是 Alice。而 Mallory 沒有這個 key，偽造的 MAC 肯定會校驗失敗的，所以計謀不能得逞。 旁白：
更進(jìn)一步 —— 數(shù)字簽名MAC 雖好，但是遇到和對稱密碼同樣的問題：密鑰如何交換。 其中一個解決方式就是 數(shù)字簽名，這個“簽名”你基本可以想象成現(xiàn)實生活中的手寫簽名，具有類似的作用。原理上和非對稱加密有點像，但有個很大的區(qū)別，發(fā)送方是用 私鑰進(jìn)行簽名，而接收方用 公鑰 進(jìn)行驗簽，這跟加密情況正好相反。 Bob 可以用數(shù)字簽名來校驗消息是否被篡改，請看下圖：  原理上和圖 6 差不多，但區(qū)別在于：由 Alice 事先生成一對公鑰 pub 和私鑰 pri，并把 pub 發(fā)送給 Bob，前者用 pri 加簽，后者用 pub 驗簽。驗簽失敗說明消息被篡改。 也可以用于身份校驗，請看下圖：  Mallory 沒有 Alice 的 pri，所以無論如何他也沒法冒充 Alice 的身份。 看到這里，大家可能都松了一口氣，以為這小倆口終于沒事兒了。但情場多變，萬一哪天 Alice 變心了呢，她給 Bob 發(fā)了一條消息，說“分手吧”，如下圖： 可是發(fā)完之后又有點后悔，但他們使用的不是 釘釘，并沒有消息撤回功能。怎么辦？所以說 Alice 還是有點 too naive，她妄想可以矢口否認(rèn)，把 shit 盆子扣到破壞小王子 Mallory 身上，聲稱“剛才那句話是 Mallory 說的” 等云云。 Mallory 雖然猥瑣，但也是個講“原則“的 man，你扣盆子也要講基本法?。∮谑撬鰜碚f， “表冤枉我，我又沒有 Alice 的私鑰”。 這是什么意思呢？原來數(shù)字簽名還具有 抗否認(rèn) 的神奇功效，Alice 講的話里帶有她的簽名，是不能否認(rèn)的（是不是有點類似現(xiàn)實生活中的手寫簽名？）。任何不講基本法的栽贓陷害都是無效的... 公鑰的身份證 —— 數(shù)字證書如果你以為 Eve 和 Mallory 就此屈服于非對稱加密和數(shù)字簽名的威力，那你就真的是圖樣了。所謂 “兩汪戰(zhàn)一虎，四汪沉航母。六汪戲上帝，八汪創(chuàng)世紀(jì)”，他們決定聯(lián)合起來，找出公鑰機制的破綻。偉大友誼自然會有效果，他們果真找到了破解之法（絕對不是劇情發(fā)展需要...）。 沒錯，就是 偽造公鑰。我們先拿公鑰加密來舉例子，圖4 中講到，Bob 需要事先生成公鑰 pub 和私鑰 pri ，然后把 pub 分發(fā)給 Alice。那么攻擊過程就從這入手：
這是個“偷天換日”的過程，Eve 通過偽造公鑰（中間人攻擊），不光竊聽到 Alice 的消息，還能保證整個過程中 Alice 和 Bob 都沒有察覺！ 再來看一下 Mallory 怎樣用偽造公鑰的方式來冒充身份。圖10 中講到，Alice 需要事先把自己公鑰發(fā)給 Bob，所以攻擊過程就從這入手：
這個過程中，Mallory 通過偽造 Alice 公鑰，成功冒充了 Alice 的身份。 這種偽造公鑰的攻擊方式讓 Bob 很頭疼，思考了很久，終于想到一個辦法。這次他找來了幫手 —— Trent。文章開頭有介紹過，Trent 非常具有權(quán)威性，而且能保證自身不受攻擊（或者別人不敢攻擊），就像現(xiàn)實生活中的公安局。 Eve 不是喜歡偽造公鑰嗎，Bob 這次就要請 Trent 為自己的公鑰注冊一張 “身份證” —— 數(shù)字證書。見證如見人，哦不對，見證如見公鑰！以下是注冊數(shù)字證書的過程：
Eve 不可能找 Trent 為她辦一個 Bob 的數(shù)字證書，因為 Trent 不會同意的，就像警察蜀黍不會給我辦一張別人的身份證一樣。所以，Eve 無法偽造 Bob 的公鑰。 同理，為了防止 Mallory 偽造公鑰來冒充身份，Alice 也需要向 Trent 注冊自己的公鑰，得到一個數(shù)字證書，用于防止別人偽造公鑰。 旁白：
自古情場多艱，且聽下回分解。
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