知识点总结
Encryption Basics（加密基础）
- Plain text（明文）: 未加密的原始信息
- Cipher text（密文）: 加密后的信息
- Key（密钥）: 用于加密和解密的参数
- Encryption（加密）: Plain text + Key → Cipher text
- Decryption（解密）: Cipher text + Key → Plain text
- 安全目标：机密性（Confidentiality）、完整性（Integrity）、认证（Authentication）
Symmetric vs Asymmetric
| 特性 | Symmetric | Asymmetric |
|---|---|---|
| 密钥数 | 1 个共享密钥 | 2 个（公钥 + 私钥） |
| 速度 | 快 | 慢 |
| 密钥分发 | 困难（需安全通道） | 公钥可公开 |
| 典型算法 | AES, DES, 3DES | RSA, ECC |
Symmetric Cryptography（对称加密）
- 加密和解密使用 同一密钥
- 优点：速度快，适合大量数据加密
- 缺点：密钥分发困难，n 个用户需要 个密钥对
对称加密的关键问题
如何安全地将密钥传递给通信对方？若密钥被截获，加密即失效
Asymmetric Cryptography（非对称加密）
- Public Key（公钥）: 公开分发，用于加密
- Private Key（私钥）: 保密保存，用于解密
- 公钥加密的信息只能用对应的私钥解密
- 反之：私钥签名，公钥验证（数字签名）
Digital Certificates（数字证书）
- 由 CA (Certificate Authority) 颁发
- 用于绑定公钥和身份信息
证书内容
- 持有者的公钥
- 持有者的身份信息（域名/组织名）
- 有效期（Not Before / Not After）
- CA 的数字签名
- 证书序列号、签名算法标识
获取过程
- 实体生成密钥对，向 CA 提交公钥和身份信息
- CA 验证身份后，签发数字证书
- 实体将证书部署到服务器
Digital Signatures（数字签名）
- 用于验证信息完整性、来源真实性（不可否认性）
签名流程
- 对消息计算 Hash（哈希值/摘要）
- 用发送方私钥加密 Hash → 数字签名
- 发送消息 + 签名给接收方
验证流程
- 接收方用发送方公钥解密签名 → 得到 Hash
- 对消息重新计算 Hash
- 比较两个 Hash：一致则签名有效
提示
数字签名 ≠ 加密。签名验证身份，加密保护内容，两者可结合使用
SSL/TLS（安全传输协议）
- SSL (Secure Sockets Layer) / TLS (Transport Layer Security)
- 目的：在客户端和服务器之间建立加密通信通道
- 位于传输层和应用层之间
TLS Handshake（握手过程）
- Client Hello: 客户端发送支持的 TLS 版本、加密套件列表
- Server Hello: 服务器选择版本和加密套件，发送数字证书
- Certificate Verification: 客户端验证服务器证书（检查 CA 签名、有效期）
- Key Exchange: 客户端生成 Pre-master Secret，用服务器公钥加密发送
- Session Keys: 双方根据 Pre-master Secret 生成对称会话密钥
- Secure Communication: 使用对称密钥加密通信
注意
握手完成后使用对称加密（效率高），非对称加密仅用于密钥交换阶段
Quantum Cryptography（量子密码学）
原理
- 利用量子力学特性（如量子态不可克隆定理）实现安全通信
- QKD (Quantum Key Distribution): 使用光子偏振态传递密钥
- 任何窃听行为都会改变量子态，从而被检测到
Benefits（优势）
- 可检测窃听（Eavesdropping Detection）：量子态被测量即改变，通信方立即知晓
- 理论上无条件安全（不依赖计算复杂度）
Drawbacks（局限性）
- 昂贵: 需要专用硬件（单光子源、探测器）
- 距离限制: 量子信号在光纤中衰减快，目前需中继器（几百公里上限）
- 技术尚不成熟，难以大规模商用部署