DH方式密钥交换四种表达方式

旧城等待， 2022-02-21 11:10 264阅读 0赞

DH+RSA签名，解决内网向IDC单向通讯，交换密钥的问题（IDC密钥不落地，可以内置公钥）。

如果过程中有中间人，server使用私钥加密，发送给client，假设中间人拦截了，和server协商密钥，则client没有该密钥，

下面我们以Alice和Bob为例叙述Diffie-Hellman密钥交换的原理。   
1,Diffie-Hellman交换过程中涉及到的所有参与者定义一个组，在这个组中定义一个大质数p，底数g。   
2,Diffie-Hellman密钥交换是一个两部分的过程，Alice和Bob都需要一个私有的数字a，b。   
下面是DH交换的过程图：   
![这里写图片描述][70]

本图片来自wiki   
下面我们进行一个实例   
1.爱丽丝与鲍伯协定使用p=23以及g=5.   
2.爱丽丝选择一个秘密整数a=6, 计算A = g^a mod p并发送给鲍伯。   
A = 5^6 mod 23 = 8.   
3.鲍伯选择一个秘密整数b=15, 计算B = g^b mod p并发送给爱丽丝。   
B = 5^15 mod 23 = 19.   
4.爱丽丝计算s = B a mod p   
19^6 mod 23 = 2.   
5.鲍伯计算s = A b mod p   
8^15 mod 23 = 2.

**一、理论化的表达方式**

1、Alice与Bob确定两个大素数p和g，这两个数不用保密

2、Alice选择另一个大随机数a，并计算A如下：A=ga mod p

3、Alice将A发给Bob

4、Bob  选择另一个大随机数b，并计算B如下：B=gb mod p

5、Bob将B发给Alice

6、计算秘密密钥K1如下：K1=Ba mod p

7、计算秘密密钥K2如下：K2=Ab mod p

K1=K2，因此Alice和Bob可以用其进行加解密

**二、数字化的表达方式**

1、通信方Alice和通信方Bob约定g=5，p=23，g和p是公开的

2、Alice生成一个随机数a，a是保密的，如a=6

3、Alice计算g^a%p发送给Bob，g^a%p=5^6%23=8

4、Bob生成一个随机数b，b是保密的，如b=15

5、Bob计算g^b%p发送给Alice，g^b%p=5^15%23=19

6、Alice接收到g^b%p后，再使用保密的a，计算(g^b%p)^a%p=19^6%23=2

7、Bob接收到g^a%p后，再使用保密的b，计算(g^a%p)^b%p=8^15%23=2

8、这样通信方Alice和Bob得到一个相同的密钥：2

**三、实践化的表达方式**

1、Server Key Exchange消息

server端：用DH算法产生整数p,g，pubkey（即A=ga mod p），将这三个参数放到Server Key Exchange消息中。为了防止消息被恶意篡改，Server Key exchange消息中还要包含一个对公钥参数的签名signature。

Client端：收到此消息后，会把消息中的 p,g,pubkey（即A=ga mod p） 三个参数记录下来，有了这些，可以依据pubkey（即A=ga mod p）和 private（即b）计算出 pre-master。

2、Client Key Exchange消息

Client端：把产生的pubkey（即B=gb mod p） 放入Client Key Exchange消息中发给 server 。

server端：收到此消息后，会把消息中的pubkey（即B=gb mod p） 记录下来，可以依据pubkey（即B=gb mod p）和 private（即a）计算出 pre-master。

**四、图形化表达方式**

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**五，其他**

RSA密钥交换

RSA密钥交换的过程十分直截了当。客户端生成预主密钥（46字节随机数），使用服务器公钥对其加密，将其包含在ClientKeyExchange消息中，最后发送出去。服务器只需要解密这条消息就能取出预主密钥。TLS使用的是RFC 3447定义的RSAES-PKCS-v1\_5加密方案。

**注意** 因为RSA算法可以同时用于加密和数字签名，所以RSA密钥交换可以按照这种方式工作。其他流行的密钥类型，比如DSA（DSS）和ECDSA，只能用于签名。

RSA密钥交换的简单性也是它最大的弱点。用于加密主密钥的服务器公钥，一般会保持多年不变。任何能够接触到对应私钥的人都可以恢复主密钥，并构建相同的主密钥，从而危害到会哈安全性。  
 对目标的攻击并不需要实时进行，强大的对手可以制定长期行动。攻击者会揭露所有加密的流量，耐心等待有朝一日可以得到密钥。比如，计算机能力的进步使暴力破解成为可能；也可以通过法律强制力、政治高压、贿赂或强行进入使用该密钥的服务器取得密钥。只要密钥泄漏，就可以解密之前记录的所有流量了。  
 TLS中其他常见的密钥交换方式都不受这个问题的影响，被称为支持前向保密。使用那些密钥交换时，每个连接使用的主密钥相互独立。泄漏的服务器密钥可以用于冒充服务器，但不能用于追溯解密任何流量。

参考 ：

[https://blog.csdn.net/zbw18297786698/article/details/53609794][https_blog.csdn.net_zbw18297786698_article_details_53609794]

https: [https://www.jianshu.com/p/39ad3e40f7af][https_www.jianshu.com_p_39ad3e40f7af]

密钥交换 [https://www.jianshu.com/p/8837640221af][https_www.jianshu.com_p_8837640221af]

取模：[https://blog.csdn.net/weixin\_41679015/article/details/81093244][https_blog.csdn.net_weixin_41679015_article_details_81093244]

[70]: /images/20220221/ffa1e5f005a84b01b3b87c55b9aa2aff.png
[65a56795-cdce-31ce-82b9-e3da56652146.png]: /images/20220221/df7c41f261ed4e51b87c00b172b09b0a.png
[https_blog.csdn.net_zbw18297786698_article_details_53609794]: https://blog.csdn.net/zbw18297786698/article/details/53609794
[https_www.jianshu.com_p_39ad3e40f7af]: https://www.jianshu.com/p/39ad3e40f7af
[https_www.jianshu.com_p_8837640221af]: https://www.jianshu.com/p/8837640221af
[https_blog.csdn.net_weixin_41679015_article_details_81093244]: https://blog.csdn.net/weixin_41679015/article/details/81093244