互联网安全专家教你学密码

■肖志

不可否认，有时候总会出现，请证明你是你的这种事情，所以会有了身份认证的密码。但是这个密码不是你们想的那个登录密码、银行卡密码、QQ密码或者IQ密码，更不是达芬奇密码，而是在交流或者说通信过程中用来加密信息的密码。最开始了解密码是达芬奇密码，但是最后发现达芬奇密码没有密码。图灵机，图灵测试，人工智能之父，这些都是Alan Mathison Turing，换另外一个名字你们可能比较熟悉，艾伦·麦席森·图灵。

笔者第一次密码学的启蒙是看《模仿游戏》这部电影。影片讲述的是二战期间，盟军苦于德国的密码系统“英格玛”无法破译，政府召集了一批数学家、逻辑学家进行秘密破解工作，艾伦·图灵就是其中之一。破解计划刚开始，图灵遭到了以休·亚历山大为首的组员和领导的排斥，幸而军情六局局长斯图尔特·孟席斯帮助他立项研究破译密码的机器，而图灵则变成了负责人，并招收了新的成员琼·克拉克开始艰难的工作。琼很快就迷上了图灵，由于她的帮助所有组员空前的团结，并于两年后成功破解了德军密码。

在互联网大盛的今天，因为各种渠道都是不安全的，比如纸、信鸽、邮局、快递、蓝牙、WiFi甚至是电缆和光缆都有可能被窃听，甚至被篡改。那么如何在不安全的信道上进行安全的通信呢？密码学便成了不可或缺的工具。

假设A要发送一个K给B，理想的情况应该是下面这个样子，什么事也没有发生。

A→K→B

但现实中却是可能会发生另外四件事：窃听、篡改、伪造和拒绝。

很遗憾，小C很坏，但也不是很坏，只是进行了窃听，所以信息变成了下面这样子。（窃听代表A跟B的信息被第三方知道了，但是并没有实际的损失。）

A→-K→C→K→B

而小D比小C坏一点，对信息进行了篡改，原本要发送的K，被小D窃听到了，而且小D还把消息改成了K1。所以信息变成了下面这样子。这样A跟B的通信完全乱套了。

A→K→D→K1→B

小E比小D更坏一些，进行了伪造，直接假扮A给B发了伪造的K1的消息。

A E→K1→B

小F则直接对A进行了拒绝服务，B永远也接收不到来自A的信息，很是崩溃。

A→K→F B

大家可能看起来没什么感觉，但是如果每天的你处在电话被监控，网络支付很危险，邮件都不可信，短信都不可信，甚至连电话声音都可以被伪造的环境中得是多么崩溃的一件事。所以专家们发明了很多加密的方法，保证只有A跟B能知道确切信息的内容，其他人即使拿到了10101010的这些玩意，也不可能猜出来。

接下来简单说说一些类型的算法。

第1类，纯混淆算法

比如MD5，能把任意字符串变成一个32位的16进制字符串。用这类算法你只是不想让别人知道原始信息是什么，两次比较都通过同一个MD5后的值进行比较，如果相等则代表信息一致，通常用在密码校验或者文件检查上。此类算法除了MD5还有SHA系列，如果你觉得还不够安全，那你可以先用一个MD5，再用一个SHA-128，再用一个SHA-256，估计地球上没人能猜出你最原始的东西是什么。

第2类，对称加密算法

这类算法的特点是，加密和解密所使用的key是一样的，通过key可以进行加密和解密，而只有通信双方都拥有同一个key，所以该方式一般来说是安全的，而且计算效率很高。

最简单又最耳熟能详的就是字母表替换了。比如A→P，P→L，E→A，L→B这样子的一个字母替换表。我们的文本是APPLE，经过字母表转换我们得到了PLLBA，即使拿到了这串玩意，你也不可能猜出我原本的是APPLE，所以我们通过最终把整段文本变成完全不可读的文本。而接收方接收到PLLBA后，通过同一个替换表，就可以反向解密出原本意思。

大部分的对称加密算法原理大同小异，无非是把加密和解密过程复杂化，再加入一些“盐分”，让别人猜不出具体的算法和“盐分”究竟是什么。

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

此类算法还有 AES、DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC5 和IDEA等算法。

第3类，非对称秘钥加密算法

相对于对称加密算法只有一个密钥。非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥（privatekey）。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。这类算法的加解密过程一般是这样的。

A→算法一（key1）→K→算法二（key2）→A

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

第4类，密钥保证

那既然对称和非对称加密算法都那么厉害了，还要CA证书干啥？大家再思考一个问题，如果连key本身都被泄密了，或者说非对称算法中的公开密钥本身就是假的，那该怎么办？

对称加密算法，已经有Diffie-Hellman密钥交换算法可以实现产生双方共同认可的相同密钥了。

对于非对称加密算法，只能通过一个第三方的有权威的中介，帮忙生成一个公钥了，这类公钥再加上身份信息进行签证，称为CA（Certification Authority），很多的密钥中心基本都是颁发CA证书的角色。

当然无论多么高明的算法，总会有一个根密钥，这个要怎么保证呢？所以就有了密码机这种设备。这种设备的唯一作用是生成密码，唯一的安全措施是保证根密钥不会流出密码机，从而保证整个密码体系的安全性。