密码学原理
备注：VPN 技术中的密码学原理。
加密算法
概述
用于对用户数据进行加密，常用算法有 DES、3DES、AES、RSA、DH 算法。
根据密钥特征，分为对称和非对称算法。
对称算法
用户 A 通过互联网向用户 B 发送消息，数据如果不经过加密可能遭到窃取、篡改。采用对称算法对数据进行加密，所谓的对称是指通信双方用来加、解密的密钥是相同的，假设密钥为 key，用户 A 使用 key 对数据加密后将密文通过互联网发送给用户 B，用户 B 收到密文后再使用相同的 key 进行解密得到对应的明文数据。
此时存在一个技术难点，即双方第一次通信时如何安全且准确的协商密钥信息。
常规对称算法具有以下特征：
安全性
紧凑性（加密前后的数据大小变化不大）
速度快
常见对称算法：
DES、3DES、AES
非对称算法
通信双方各自持有两个密钥，即私钥和公钥，非对称算法不要求通信双方事先协商密钥信息。用户 A 向用户 B 发送数据，用户 A 将明文使用用户 B 的公钥进行加密，用户 B 收到密文后使用自己的私钥进行解密以得到对应的明文。
密钥对：公钥+私钥；公钥公开，私钥保密；加解密双方各有一对密钥对。发给谁就用谁的公钥对数据进行加密。
常见非对称算法：
RSA、DH
常规对称算法具有以下特征：
速度慢
安全性
密钥管理方便
支持数字签名
支持不可否认性
对称、非对称算法结合
取各自的优点相结合。
对称算法用来对数据加密，非对称算法用来实现密钥分发。
哈希算法
分类
MD5、SHA，用于实现数据完整性校验。
原理
用户 A 向用户 B 发送数据，数据传输中途可能因为某些原因被修改，但是通信双方互不知道，导致用户 B 收到一份错误的信息。为了方便通信双方确认传输数据的完整性，提出哈希算法，发送方发送数据时，会用哈希算法计算数据的哈希值，并连同消息一起发送给接收方，收到数据后用户再次计算数据的哈希值并与原哈希值对比，若相同则证明数据是完整的未被篡改的。
特征
1、雪崩效应：明文有任何的修改，hash全局改变；
2、不可逆向：无法根据哈希值得到明文；
3、固定输出：128bit、160bit
功能
1、完整性校验
2、安全性校验
下载文件时可根据哈希值判断文件的完整性。
网盘秒传，上传前计算哈希值。
密钥化散列
原理
应用场景：PPP CHAP
两个路由器直接进行密钥交换不安全，用户 A 把随意一段明文数据和密钥一起哈希后，将明文数据和哈希值发送给用户 B，用户 B 收到数据后提取出明文，再将本地的密钥与这段明文进行哈希，对比两次的哈希值，若相同则说明密钥相同完成协商。
功能
身份认证
数据完整性校验
数字签名
数字签名组件
哈希算法
非对称加密算法
原理
用户 A 向用户 B 发送消息，消息发送前先对其使用哈希算法计算哈希值 MAC1，使用私钥对哈希值加密得到的数据即数字签名，将数字签名值和明文一起发送给用户 B，用户 B 收到消息后，使用用户 A 的公钥解密数字签名，再计算明文哈希值 MAC2，若 MAC1 = MAC2，则说明文件内容没有被修改且确定是用户 A 本人发送的。
功能
1、不可抵赖性
用签名者的公钥可以解开 HMAC 证明数据是签名者发送的
2、数据完整性
HASH 值相同证明明文没有被篡改
数字证书
原理
用户 A 和用户 B 通信时，用户 A 的电脑被黑客劫持利用，非主动向用户 B 发送一条消息并带有 A 的数字签名，用户 B 经过计算后认定该消息就是用户 A 的电脑发出的，如何解决该问题呢？
数字证书相当于网络上的身份证。
例如登录百度网站时，可以查看百度的数字证书，浏览器会自动检测证书的有效性，并给予用户适当的提示。
组成
对等体公钥
对等体姓名、组织、地址
证书有效期
CA 的数字签名
PKI架构
公钥基础设施：
CA
RA
数字证书
对等体
分发机制
用来实现基于公钥密码体制的密钥和证书的产生、管理、存储、分发和撤销等功能。
注
以上所有结合起来，才能生成一条 VPN。
