加密
本文內容：
- 密碼學起源
- 古典密碼學
- 現代密碼學
- 對稱加密
- 非對稱加密
- 數字簽名
- 哈希
密碼學起源：
在戰爭中需要傳遞信息，所以有了密碼學。
隱寫術：
在奴隸的頭皮上刻字，用頭髮遮擋；在身上隱私部位刻字。
武俠小說中武功祕籍是空白的，沾水顯出字。
古典密碼學：
移位式加密：密碼棒。
加密算法：纏繞木棒後書寫。
密鑰：木棒的尺寸規格。
替換式加密：
字母表、碼錶。
加密：使用碼錶替換字母表中對應字母。
解密：使用字母表中的字母替換碼錶中對應字母。
現代密碼學：
隨着計算機的發展，數學算法多次計算。不止可以用於文字內容，還可以用於各種二進制數據。按照加解密使用的密鑰是否相同，可分爲對稱加密和非對稱加密。
對稱加密：
使用密鑰和加密算法對數據進行轉換，得到的無意義數據即爲密文，使用同一密鑰和解密算法進行逆向轉換，得到原數據。
加密算法：DES、AES。
DES 密鑰位數只有 64 位，已經被棄用。主流 AES 128 位。
舉個抽象的栗子：
// 原數據是111
// 加密算法是各項加法
// 解密算法是各項減法
// 密鑰是4
111 加密： 1+4，1+4，1+4 = 555
對密文555 解密：5-4，5-4，5-4=111
非對稱加密：
使用公鑰對數據加密得到密文，使用私鑰對數據解密得到原數據。
加密算法：RSA、DSA、橢圓曲線等
下圖中的加密密鑰就是公鑰，發送給客戶端，讓客戶端加密數據，解密密鑰就是私鑰，自己持有，用來解密客戶端加密過的數據。
// 原數據是111
// 加密算法是各項加法
// 加密密鑰是4
// 解密密鑰是6，去除十進制進位後的十位。
111 加密： 1+4，1+4，1+4 = 555
對密文555 解密：5+6=11抹去溢出的十位1=1，5+6=11抹去溢出的十位1=1，5+6=11抹去溢出的十位1=1，結果是111
對稱加密的優缺點：
算法簡單，速度快，適合加密大數據。
缺點：在不安全的網絡中，密鑰傳輸過程容易被截獲。
舉個栗子：
網絡通信是不安全的，小明對小紅髮消息，使用對稱加密，小明把密鑰發給小紅的過程中，被法外狂徒張三攔截到了公鑰，小明對小紅說我家密碼是 123456，加密後的密文是aoeqpe，張三攔截後使用公鑰解密，知道了小明家的密碼，小明沒有等到小紅，等到了張三。。。
上面可能有疑問，張三也不知道算法，怎麼能破解，其實算法最簡單最暴力的破解方法就是窮舉法，一個一個試，在計算機發達的時代，簡單算法容易被破解。
非對稱加密的優缺點：
缺點：速度較慢
優點：安全
上圖中，張三攔截到了小明發給小紅的公鑰，小明給小紅髮信息我愛你加密後是asbd，張三攔截到，並沒有解密密鑰，所以不能破解。
上面的例子是單向通信的，要實現雙向通信，小明也需要一對密鑰，私鑰自己保存，公鑰發佈給小紅。這樣小紅使用小明的公鑰也能安全的給小明發信息了。
非對稱一定安全嗎？
上圖中，張三攔截到小明的消息並不能解密，但是他用公鑰加密了分手吧發給小紅，小紅收到後傷心欲絕跳樓了。這就是僞造攻擊。
數字簽名：
爲了防止僞造，就需要在數據上附帶數字簽名，保證數據來源的合法性。
公鑰能不能解密私鑰加密的數據？
還記得上面非對稱加密的例子嗎：
// 原數據是111
// 加密算法是各項加法
// 公鑰是4
// 私鑰是6，去除十進制進位後的十位。
原數據111 公鑰加密： 1+4，1+4，1+4 = 555
密文555 私鑰解密：5+6=11抹去溢出的十位1=1，5+6=11抹去溢出的十位1=1，5+6=11抹去溢出的十位1=1，結果是111
現在我們使用數字簽名的方法重寫上面的例子，把加密後的密文當做原數據：
// 原數據是111
// 加密算法是各項加法
// 公鑰是4
// 私鑰是6，去除十進制進位後的十位。
原數據111 公鑰加密： 1+4，1+4，1+4 = 555
密文555 私鑰解密：5+6=11抹去溢出的十位1=1，5+6=11抹去溢出的十位1=1，5+6=11抹去溢出的十位1=1，結果是111
// 數字簽名
// 原數據是555
// 加密算法是各項加法
// 公鑰是4
// 私鑰是6，去除十進制進位後的十位。
原數據555 私鑰加密： 5+6=11抹去溢出的十位1=1，5+6=11抹去溢出的十位1=1，5+6=11抹去溢出的十位1=1，結果是111
對密文111 公鑰解密：1+4，1+4，1+4 = 555
公鑰可以解密私鑰加密的數據。
通常我們使用公鑰加密，用私鑰解密。而在數字簽名中，我們使用私鑰加密（相當於生成簽名），公鑰解密（相當於驗證簽名）。
我們可以直接對消息進行簽名（即使用私鑰加密，此時加密的目的是爲了簽名，而不是保密），驗證者用公鑰正確解密消息，如果和原消息一致，則驗證簽名成功，證明是對方發來的消息。但通常我們會對消息的散列值簽名，因爲通常散列值的長度遠小於消息原文，使得簽名（非對稱加密）的效率大大提高。注意，計算消息的散列值不是數字簽名的必要步驟。
在實際使用中，我們既想加密消息，又想簽名，所以要對加密和簽名組合使用，比如TLS就組合了加密和簽名。
數字簽名的使用：
上圖的用法是有漏洞的，如果另一個人攔截了發送方的公鑰，就能通過數字簽名解密出原數據，數據就被竊聽了，並且因爲通信中含有2份數據，數據包增大。所以在實際操作中會使用 hash 算法，對原數據摘要進行簽名，接收方對解密的數據也進行 hash，把摘要信息和解密的簽名數據對比，確定是對方發送的原數據。
現在，通過 hash，數據量很小，並且可以驗證數據來源，但是還有一種攻擊，就是重放攻擊，需要進一步設計才能抵擋。
舉個栗子：
小明給銀行發送存一千塊錢的請求。張三攔截到原數據，張三並不能解開，但是可以一直給銀行發。本來小明存一千塊，結果銀行收到10次，小明存了一萬塊。這就是重放攻擊。爲了防止這種攻擊，我們要在數據裏利用時間戳、唯一序號等計算出一個請求籤名。這樣就避免重複消息。