文章结构
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单向散列函数
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基本概念
- 单向散列函数，又称为消息摘要函数（message digest function）、哈希函数
- 可以根据消息内容计算出散列值
单向散列函数-1.png - 输出的散列值，也称为消息摘要（message digest）、指纹（fingerprint）
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散列值的长度和消息的长度无关，无论消息是1bit、10M、100G，单向散列函数都会计算出固定长度的散列值
单向散列函数-2.png
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特点
- 根据任意长度的消息，计算出固定长度的散列值
- 计算速度快，能快速计算出散列值
- 消息不同，散列值也不同
- 具备单向性（不可逆）
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常见的单向散列函数
- MD4、MD5
- 产生128bit的散列值，MD就是Message Digest的缩写，目前已经不安全
- Mac终端上默认可以使用md5命令
- SHA-1
- 产生160bit的散列值，目前已经不安全
- SHA-2
- SHA-256、SHA-384、SHA-512，散列值长度分别是256bit、384bit、512bit
- SHA-3
- 全新标准
- MD4、MD5
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应用
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防止数据被篡改
单向散列函数-3.png -
口令加密 （存储在平台上的密码平台也是无法知道的）
单向散列函数-4.png
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数字签名
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问题引出
数字签名-1.png- Alice发的内容有可能是被篡改的，或者有人伪装成Alice发消息，或者就是Alice发的，但她可以否认
- 问题就是Bob如何确定这段消息的真实性？如何识别篡改、伪装、否认？
- 解决方案：数字签名
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基本概念
- 在数字签名技术中，有以下2种行为
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生成签名：由消息的发送者完成，通过“签名密钥”生成 -
验证签名：由消息的接收者完成，通过“验证密钥”验证
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- 如何能保证这个签名是消息发送者自己签的？
- 用消息发送者的私钥进行签名
- 在数字签名技术中，有以下2种行为
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过程
- 将明文消息和签名一起发给对方。对方利用公钥解密 签名得到明文消息，再和自己收到的明文消息进行比较
数字签名-2.png 这种方式存在的问题就是：发送的数据有可能过多过大。有可能明文消息有多大，生成的签名就有多大。
解决方式：利用单向散列函数
- 将明文消息和签名一起发给对方。对方利用公钥解密 签名得到明文消息，再和自己收到的明文消息进行比较
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改进
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数字签名-3.png
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总过程
- 消息发送者Alice生成密钥对：Alice公钥，Alice私钥；
- Alice将公钥发给消息接收者Bob；
- Alice利用单向散列函数对要发送的消息进行处理，形成固定长度的散列值；
- Alice利用私钥对散列值进行签名;
- Alice将消息和签名发送给Bob；
- Bob在得到消息和签名后，首先利用Alice的公钥验证签名，得到消息的散列值；
- Bob再将收到消息进行哈希处理，同样得到消息的散列值；
- 将第6步和第7步得到的散列值进行比较，看是否相同。如果不同，说明消息已经被篡改。
- 整体流程，如下图
数字签名4.png
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数字签名和公钥密码的比较
- 数字签名就是将公钥密码反过来
- 区别如下图
数字签名-5.png
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作用
- 确认消息的完整性
- 识别消息是否被篡改
- 防止消息发送人否认（至少消息是用发送人的私钥发的，至于私钥有没有被偷或者是否是强迫使用私钥发的就另讨论了）
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无法解决的问题
- 中间人攻击问题（下图是利用公钥密码解释的“中间人攻击”）
数字签名-6.png - 利用
证书验证公钥的合法性
- 中间人攻击问题（下图是利用公钥密码解释的“中间人攻击”）
证书
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概念
- 证书，类似于驾驶证、毕业证、英语四六级证等等，都是由权威机构认证的
- 密码学中的证书，全称叫公钥证书（Public-keyCertificate，PKC），跟驾驶证类似
- 里面有姓名、邮箱等个人信息，以及此人的公钥
- 并由认证机构（CertificateAuthority，CA）施加数字签名
- 流程：CA首先将此人的姓名邮箱等信息和此人的公钥进行哈希，得出散列值，然后再用CA自己的私钥加密散列值，从而得到数字签名
- 一个证书包括三部分：此人的姓名、邮箱等个人信息，此人的公钥和数字签名
- CA就是能够认定“公钥确实属于此人”并能够生成数字签名的个人或者组织
- 有国际性组织、政府设立的组织
- 有通过提供认证服务来盈利的企业
- 个人也可以成立认证机构
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使用 （如下图）
证书-1.png -
注册和下载
证书-2.png
总结
至此，我们已经对对称加密、公钥加密、单向散列函数、数字签名和证书有了详细了解，在下篇文章中，我们将在此基础上详细介绍iOS的签名机制。