iOS 底层 day 15 单向散列函数 数字签名 证书

一、单向散列函数 one way hash function

1. 什么是单向散列函数？

• 单向散列函数，又被称为消息摘要函数（message digest function），哈希函数
• 输出的散列值，也被称为消息摘要（message digest）、指纹（fingerprint）
• 严格来讲：它不是加密算法

2. 常见的几种单向散列函数

• MD4、MD5：产生 128bit 的散列值，MD 就是 Message Digest 的缩写，目前已经不安全
• 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

3. 单向散列函数的特点

• 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

4. 单向散列函数的核心思想 → **防篡改，摘要，单向性**

• 常见场景一： 网站发布软件，通常用户会根据自己的喜欢和网络情况从各个不同渠道下载软件。那如何保证软件没有被篡改过呢？通常官网软件旁边会附上一个散列值，用户在各个地方获取软件之后，可以自己通过摘要算法计算一下散列值，如果和官网的相同，就表明软件没有被篡改。这主要体现摘要和防篡改

• 常见场景二：几乎所有的服务器都不保存用户的真实密码，通常保证的就是用户密码的 摘要值。万一有一天服务器遭到攻击，用户信息泄露了，黑客拿到了用户密码，也无法还原出用户当初输出的真实密码，这样服务端就比较安全。这也是为什么一般我们忘记某个密码之后，服务端都不支持找回密码的原因，因为服务端也不知道啊！这主要提现了单一性

二、数字签名

1. 什么是数字签名？

• 生成签名：由消息的发送者完成，通过签名密钥也就是私钥完成
• 验证签名：有消息的接收者完成，通过验证密钥也就是公钥完成

2.数字签名和公钥加密的对比

对比表格

• 数字签名，其实就是将公钥密码反过来用
• 数字签名的作用不是为了保证机密性，仅仅是为了能够识别内容有没有被篡改，也就是证明是私钥本人发送的数据

3. 数字签名流程 → 核心思想 证明是私钥持有者发送的信息

情景的背景描述：Bob 收到暗恋着 Alice 的约会信息 ，可是 Bob 如何确定消息没被篡改？如何确定没有人冒充Alice发送消息？

Alice 想约会 Bob

• Alice 生成一对私钥和公钥，把自己的公钥公布出去
• 再吧将要发送的约会信息，使用摘要算法生成一个摘要值
• Alice 将摘要值使用私钥进行签名，然后把签名值、约会消息一并发给 Bob

Bob 收到 Alice 的约会消息

• Bob 拿到 Alice 公布的公钥（暂时假定 Bob 拿到的公钥是正确的）
• Bob 用Alice的公钥验证 签名值，获得 摘要值。
• Bob 将约会消息进行单向散列算法获得新摘要值。
• Bob 对比摘要值和新摘要值一致，那么就可以确定消息来自 Alice，并且未经过篡改。

三、数字签名无法解决的问题 → 中间人攻击

仔细思考我们前面的内容，无论是公钥加密的示例中，还是数字签名的示例中，我们都只能假设对方拿到的公钥是正确的，基于这个大前提，Bob 和 Alice 的信息交流才是安全可靠的，如果遭受到中间人攻击呢？

中间人劫持流程图

四、证书

密码学中的证书，全称叫做公钥证书（Public-key Certificate，PKC），跟身份证、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(Certificate Authority ，CA)施加数字签名

证书生成和使用流程图

五、总结

1. 对称密码

• 加密和解密用的同一种密钥
• 加密速度快
• 无法解决传输中密钥泄露的问题

2. 公钥密码

• 公钥加密，私钥解密；私钥加密，公钥解密
• 加密速度慢
• 可以解决密钥传输泄露的问题

3. 单向散列函数

• 可以对所有信息进行摘要算法，生成长度相同的摘要值
• 具有不可逆性、单一性
• 主要用于防篡改

4. 数字签名

• 使用私钥加密消息的散列值，生成签名
• 使用公钥验证签名
• 主要用于保证消息来源的可靠性

5. 证书

• 由 CA 证书机构，使用私钥对其他人的公钥生成数字签名
• 主要是避免中间人攻击