Web安全概述

清疚 2022-05-30 08:11 207阅读 0赞

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互联网刚开始是安全的，但是伴随着黑客（Hacker）的诞生，互联网变得越来越不安全。任何一个事情都有两面性，黑客也有好有坏，好的黑客叫白帽子，坏的黑客叫黑帽子。与此同时，随着Web技术发展越来越成熟，而非Web服务（如Windows操作系统）越来越少的暴露在互联网上，现在互联网安全主要指的是Web安全。

既然要讲Web安全，首先介绍什么是安全，安全的本质是什么？引用《白帽子讲安全》里对安全的定义：**安全问题的本质就是信任问题**。举例来说，自行车的车锁，我们认为是安全的，因为我们认为自行车锁的制造商是不会背着我们留有钥匙，如果这个信任都没有的话，那么这个自行车就是不安全的。

在介绍完什么是安全的本质后，我们继续讲解安全的三要素，**机密性、完整性和可用性**。机密性指的是要求保护数据内容不能泄露，加密是实现机密性要求的常见方法。完整性指的是保护数据内容是完整的、没有被篡改的，实现完整性的常见方法是数字签名。可用性要求保护资源是随需而得，黑帽子通常通过DDos攻击抢占服务器的资源，导致正常用户不能正常访问。接下来介绍常见的加密算法和数字签名算法。

## 加密算法 ##

常见加密算法有对称加密和非对称加密，对称加密指的是加密和解密用的同一个密钥，而非对称加密的加密过程和解密过程用的是不同密钥，常见对称加密有DES(Data Encryption Standard，数据加密标准)和AES，而非对称加密有RSA。

1. 对称加密算法

对称加密算法我们主要介绍AES(Advanced Encryption Standard，高级加密标准)，AES三个基本概念：密钥、填充、模式。根据密钥长度，AES又可以细分为AES128、AES192、AES256。下面介绍AES的加密流程，首先将明文分解为大小为128bit小块，然后将这些明文小块放入AES加密器各自生成密文块。当将明文小块大小小于128bit时，需要对这个明文小块进行填充操作。而AES加密器提供了CBC、ECB、CTR等5种模式。

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2. 非对称加密算法

非对称加密算法我们主要介绍RSA算法，**RSA算法基于大数分解难而使得该算法异常安全**。下面我们开始描述RSA算法，首先选择两个充分大的质数p和q，并计算 n=pq。接下来计算m=(p-1)(q-1)，最后找出两个数e和d，使得 (e\*d) mod m =1。其中e和n就是公钥，而d和n就是私钥。任何知道公钥的人都可以利用公式 c = a^e mod n把原始数据加密成一个密文，私钥的持有者可以通过公式 c^d mod n 计算原始数据a。通过计算公式我们也可以发现加密和解密的算法是不一样的，这也是”非对称“的由来。

3. 融合对称加密算法和非对称加密算法

通过对对称加密算法和非对称加密算法的介绍，我们知道如果A、B两个人想要建立会话，为了保证会话的机密性，我们需要对数据进行加密，这个密码本只有A、B两个人知道，而如何保证这个密码本在传输的过程中被第三者窃取呢？我们可以通过非对称加密对密码本进行加密，即A首先呼叫B，并索要B的公钥，然后用B的公钥对密码本进行加密并将密文发送给B，B收到A的消息之后，用自己的私钥进行解密。这个过程看起来已经很完美了，但是有一个让人意想不到的漏洞--**中间人攻击**。中间人在网络中发现A索要B的公钥这条消息，当B将自己的公钥发送给A时，中间人截取B的公钥，并将自己的公钥发送给A。接下来，A将自己的密码本通过中间人的公钥继续加密发送给B，中间人截取A发出来的这条消息，用自己的私钥进行解密，然后用B的公钥进行加密，重新发送给B。B收到消息后并不会发现什么异常，因为B能用自己的私钥进行解密。但是它们都不知道中间人已经完全掌握了它们的密码本。

中间人攻击是在获取对方公钥的时进行替换，那么，解决这个问题的办法就是建立一个获取对方公钥的可信渠道。一个简单而有效地办法就是建立一个所有人都信任的权威机构，有改权威机构来存储并分发大家的公钥。这就是我们通常所说的**数字认证机构**，英文是Certificate Authority，简称CA。任何人都可以申请把自己的公钥放到CA上去，不过CA必须亲自检验申请者是不是符合资格。如果A想要和B建立会话，那么A直接从CA出获取B的公钥，这样A就不用担心拿到的公钥是不是假的。

## 签名算法 ##

中间人既然能假扮公钥，会不会假扮CA呢？答案是肯定的。这样一来，CA不但需要向A保证“这个公钥确实是B的”，还要向A证明”我确实是CA“。对应的解决方法是数字签名算法。CA首先生存一个自己的公钥私钥对，然后将公钥公之于众。之后，CA对每条发出去的消息都用自己的私钥加个密作为签名，以此证明消息的来源是真实的。接受方收到消息之后，用CA的公钥进行解密，如果能解得开，则说明对方一定是真实的CA。因为，这样的消息只有私钥持有者才能做的出来。至此为止，加密算法和签名算法就讲解完毕，一条安全的通信线路的设计也有了一个比较完美的方案。

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