互聯(lián)網(wǎng)安全專家教你學(xué)密碼

■肖志

不可否認(rèn)，有時(shí)候總會(huì)出現(xiàn)，請(qǐng)證明你是你的這種事情，所以會(huì)有了身份認(rèn)證的密碼。但是這個(gè)密碼不是你們想的那個(gè)登錄密碼、銀行卡密碼、QQ密碼或者IQ密碼，更不是達(dá)芬奇密碼，而是在交流或者說(shuō)通信過(guò)程中用來(lái)加密信息的密碼。最開始了解密碼是達(dá)芬奇密碼，但是最后發(fā)現(xiàn)達(dá)芬奇密碼沒(méi)有密碼。圖靈機(jī)，圖靈測(cè)試，人工智能之父，這些都是Alan Mathison Turing，換另外一個(gè)名字你們可能比較熟悉，艾倫·麥席森·圖靈。

筆者第一次密碼學(xué)的啟蒙是看《模仿游戲》這部電影。影片講述的是二戰(zhàn)期間，盟軍苦于德國(guó)的密碼系統(tǒng)“英格瑪”無(wú)法破譯，政府召集了一批數(shù)學(xué)家、邏輯學(xué)家進(jìn)行秘密破解工作，艾倫·圖靈就是其中之一。破解計(jì)劃剛開始，圖靈遭到了以休·亞歷山大為首的組員和領(lǐng)導(dǎo)的排斥，幸而軍情六局局長(zhǎng)斯圖爾特·孟席斯幫助他立項(xiàng)研究破譯密碼的機(jī)器，而圖靈則變成了負(fù)責(zé)人，并招收了新的成員瓊·克拉克開始艱難的工作。瓊很快就迷上了圖靈，由于她的幫助所有組員空前的團(tuán)結(jié)，并于兩年后成功破解了德軍密碼。

在互聯(lián)網(wǎng)大盛的今天，因?yàn)楦鞣N渠道都是不安全的，比如紙、信鴿、郵局、快遞、藍(lán)牙、WiFi甚至是電纜和光纜都有可能被竊聽，甚至被篡改。那么如何在不安全的信道上進(jìn)行安全的通信呢？密碼學(xué)便成了不可或缺的工具。

假設(shè)A要發(fā)送一個(gè)K給B，理想的情況應(yīng)該是下面這個(gè)樣子，什么事也沒(méi)有發(fā)生。

A→K→B

但現(xiàn)實(shí)中卻是可能會(huì)發(fā)生另外四件事：竊聽、篡改、偽造和拒絕。

很遺憾，小C很壞，但也不是很壞，只是進(jìn)行了竊聽，所以信息變成了下面這樣子。（竊聽代表A跟B的信息被第三方知道了，但是并沒(méi)有實(shí)際的損失。）

A→-K→C→K→B

而小D比小C壞一點(diǎn)，對(duì)信息進(jìn)行了篡改，原本要發(fā)送的K，被小D竊聽到了，而且小D還把消息改成了K1。所以信息變成了下面這樣子。這樣A跟B的通信完全亂套了。

A→K→D→K1→B

小E比小D更壞一些，進(jìn)行了偽造，直接假扮A給B發(fā)了偽造的K1的消息。

A E→K1→B

小F則直接對(duì)A進(jìn)行了拒絕服務(wù)，B永遠(yuǎn)也接收不到來(lái)自A的信息，很是崩潰。

A→K→F B

大家可能看起來(lái)沒(méi)什么感覺，但是如果每天的你處在電話被監(jiān)控，網(wǎng)絡(luò)支付很危險(xiǎn)，郵件都不可信，短信都不可信，甚至連電話聲音都可以被偽造的環(huán)境中得是多么崩潰的一件事。所以專家們發(fā)明了很多加密的方法，保證只有A跟B能知道確切信息的內(nèi)容，其他人即使拿到了10101010的這些玩意，也不可能猜出來(lái)。

接下來(lái)簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)一些類型的算法。

第1類，純混淆算法

比如MD5，能把任意字符串變成一個(gè)32位的16進(jìn)制字符串。用這類算法你只是不想讓別人知道原始信息是什么，兩次比較都通過(guò)同一個(gè)MD5后的值進(jìn)行比較，如果相等則代表信息一致，通常用在密碼校驗(yàn)或者文件檢查上。此類算法除了MD5還有SHA系列，如果你覺得還不夠安全，那你可以先用一個(gè)MD5，再用一個(gè)SHA-128，再用一個(gè)SHA-256，估計(jì)地球上沒(méi)人能猜出你最原始的東西是什么。

第2類，對(duì)稱加密算法

這類算法的特點(diǎn)是，加密和解密所使用的key是一樣的，通過(guò)key可以進(jìn)行加密和解密，而只有通信雙方都擁有同一個(gè)key，所以該方式一般來(lái)說(shuō)是安全的，而且計(jì)算效率很高。

最簡(jiǎn)單又最耳熟能詳?shù)木褪亲帜副硖鎿Q了。比如A→P，P→L，E→A，L→B這樣子的一個(gè)字母替換表。我們的文本是APPLE，經(jīng)過(guò)字母表轉(zhuǎn)換我們得到了PLLBA，即使拿到了這串玩意，你也不可能猜出我原本的是APPLE，所以我們通過(guò)最終把整段文本變成完全不可讀的文本。而接收方接收到PLLBA后，通過(guò)同一個(gè)替換表，就可以反向解密出原本意思。

大部分的對(duì)稱加密算法原理大同小異，無(wú)非是把加密和解密過(guò)程復(fù)雜化，再加入一些“鹽分”，讓別人猜不出具體的算法和“鹽分”究竟是什么。

A→算法一（key1）→算法二（key2）→K→算法二（key2）→算法一（key1）→A

此類算法還有 AES、DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC5 和IDEA等算法。

第3類，非對(duì)稱秘鑰加密算法

相對(duì)于對(duì)稱加密算法只有一個(gè)密鑰。非對(duì)稱加密算法需要兩個(gè)密鑰：公開密鑰（publickey）和私有密鑰（privatekey）。公開密鑰與私有密鑰是一對(duì)，如果用公開密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，只有用對(duì)應(yīng)的私有密鑰才能解密；如果用私有密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，那么只有用對(duì)應(yīng)的公開密鑰才能解密。這類算法的加解密過(guò)程一般是這樣的。

A→算法一（key1）→K→算法二（key2）→A

此類算法有 RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H 和ECC，其中最常用的是RSA。

第4類，密鑰保證

那既然對(duì)稱和非對(duì)稱加密算法都那么厲害了，還要CA證書干啥？大家再思考一個(gè)問(wèn)題，如果連key本身都被泄密了，或者說(shuō)非對(duì)稱算法中的公開密鑰本身就是假的，那該怎么辦？

對(duì)稱加密算法，已經(jīng)有Diffie-Hellman密鑰交換算法可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生雙方共同認(rèn)可的相同密鑰了。

對(duì)于非對(duì)稱加密算法，只能通過(guò)一個(gè)第三方的有權(quán)威的中介，幫忙生成一個(gè)公鑰了，這類公鑰再加上身份信息進(jìn)行簽證，稱為CA（Certification Authority），很多的密鑰中心基本都是頒發(fā)CA證書的角色。

當(dāng)然無(wú)論多么高明的算法，總會(huì)有一個(gè)根密鑰，這個(gè)要怎么保證呢？所以就有了密碼機(jī)這種設(shè)備。這種設(shè)備的唯一作用是生成密碼，唯一的安全措施是保證根密鑰不會(huì)流出密碼機(jī)，從而保證整個(gè)密碼體系的安全性。