兩臺主機(jī)通信的時候，如果是通過明文的方式通信的話兩者之間的數(shù)據(jù)很容易被截獲，兩臺主機(jī)要安全通信，需要在這兩者之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密。主要涉及到對稱加密、非對稱加密、哈希函數(shù)。

對稱加密

所謂對稱加密，即加密和解密使用相同的密鑰，這個密鑰可以理解為就是密碼。

非對稱加密

對于非對稱加密算法來說，包括了2個密鑰一個是公鑰，一個是私鑰。公鑰是可以公開的，私鑰需要保護(hù)好。對于非對稱加密來說主要作用有兩個，一是數(shù)據(jù)加密，二是數(shù)字簽名。

數(shù)據(jù)加密

• 第一步：B把公鑰發(fā)送給A
• 第二步：A用B的公鑰加密數(shù)據(jù)
• 第三步：A把加密后的數(shù)據(jù)發(fā)送給B
• 第四步：B用自己的私鑰對加密數(shù)據(jù)進(jìn)行解密。
  因?yàn)閯e人獲取不到B的私鑰，所以在第三步里即使數(shù)據(jù)被截獲了也解密不了，因?yàn)橹挥蠦的私鑰才能解密。

如果把對稱加密和非對稱加密結(jié)合使用的話，這樣利用非對稱加密就可以解決了前面對稱加密算法中，對稱密鑰不方便傳輸?shù)膯栴}了。

• 第一步：B把公鑰發(fā)送給A。
• 第二步：A用B的公鑰加密對稱加密的密鑰haha001。
• 第三步：A把加密后的密鑰發(fā)送給B
• 第四步：B用自己的私鑰解密A發(fā)送過來的數(shù)據(jù)，得到對稱加密的密鑰haha001。
• 第五步：B用haha001解密A發(fā)送過來的對稱加密的數(shù)據(jù)。
  這樣A用對稱加密的數(shù)據(jù)發(fā)送給B之后，B也能順利的打開了。這種方式看起來安全，但其實(shí)很容易受到中間人攻擊，因?yàn)樵诘谝徊嚼镂覀兗僭O(shè)的是A獲取的就是B的公鑰，而不是別人冒充的。
  下面我們看一下中間人攻擊的過程，這里假設(shè)C是壞人即中間人。
  
• 第一步：B把公鑰發(fā)送給A，但C把原本發(fā)送給A的公鑰截獲了，此時C有了B的公鑰。
• 第二步：C把自己的公鑰發(fā)送給A，但是宣稱是“B的公鑰”，A不明真相，以為就是B的公鑰
• 第三步：A用"B的公鑰"(其實(shí)是C的公鑰)加密對稱加密的密鑰
• 第四步：把加密后的對稱加密的密鑰發(fā)送給B，但是這個又被C截獲了。因?yàn)閷?shí)際用的是C的公鑰加密的，所以C用自己的私鑰是能夠解密的。此時C獲取了對稱加密的密鑰haha001。
• 第五步：C用B的公鑰加密對稱加密密鑰haha001，之后發(fā)送給B。
• 第六步：B用自己的私鑰解密數(shù)據(jù)，得到對稱密鑰haha001。
• 到現(xiàn)在為止，A和B以為他們之間是直接溝通的，但是這當(dāng)中有個中間人C也獲取了對稱加密的密鑰。
• 第七步：A把用對稱加密后的數(shù)據(jù)發(fā)送給B，但也被C截獲了。因?yàn)镃知道了對稱加密密鑰，所以C是能看到數(shù)據(jù)里的內(nèi)容并做修改的。
• 第八步：C再次用對稱密鑰haha001加密數(shù)據(jù)之后轉(zhuǎn)發(fā)給B
  第九步：B用對稱密鑰haha001解密數(shù)據(jù)。

整個過程A和B都以為他們是直接通信的，殊不知這中間所有的數(shù)據(jù)都被C看到了，這就是中間人攻擊。那么如何解決這個問題呢？我們先了解數(shù)字簽名。

數(shù)字簽名

數(shù)字簽名是私鑰加密數(shù)據(jù)，公鑰解密數(shù)據(jù)，先看下圖。

• 第1步：B先把公鑰發(fā)送給A，

• 第2步：B然后用哈希函數(shù)對所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)求得哈希值hash1。哈希函數(shù)的特點(diǎn)的是輸入不定長的值總是能得到定長的值。比如：

  root@vms61:~# wc -c /etc/hosts
  291 /etc/hosts
  root@vms61:~# wc -c /etc/services 
  19183 /etc/services
  root@vms61:~# 
  root@vms61:~# 
  root@vms61:~# md5sum /etc/hosts
  219ebb29a192b6e41af2dc98865df58e  /etc/hosts
  root@vms61:~# md5sum /etc/services 
  567c100888518c1163b3462993de7d47  /etc/services
  root@vms61:~#

• 第3步：B會用自己的私鑰對哈希值hash1進(jìn)行加密。

• 第4步：B把原始數(shù)據(jù)和加密后的哈希值發(fā)送給A。

• 第5步：A先用B的公鑰把收到的加密后的哈希值hash1解密，得到hash1，這個hash1和第2步生成的hash1是一樣的。

• 第6步：B會對收到的數(shù)據(jù)data求得哈希值hash2。

• 第7步：B對比hash1和hash2來判斷data在傳輸過程中是不是被修改過。如果兩個hash值是一樣的話，就說明數(shù)據(jù)data在傳輸過程中是沒有被修改的，如果兩個哈希值不一樣說明數(shù)據(jù)在傳輸過程中被修改過。

這里會帶來兩個問題：

• 第一：這里也會遇到中間人攻擊的問題，即第1步的公鑰被C截獲了，然后把自己的公鑰發(fā)送給了A。在第四步里，數(shù)據(jù)data和hash1被C截獲，然后C修改了data的數(shù)據(jù)，然后求得哈希值之后用自己的私鑰做數(shù)據(jù)簽名。
  其實(shí)所有的中間人攻擊的根本問題在于
• 第二，即使沒有中間人攻擊，B的密鑰對跟B這個主體之間沒有必然的聯(lián)系，因?yàn)锽可以隨時刪除掉自己的密鑰對，然后重新生成。

證書中心

在互聯(lián)網(wǎng)上存在一種權(quán)威機(jī)構(gòu)叫做證書中心（簡稱CA），一個前提就是我們都要信任CA。

• 第一步：B會用自己的私鑰生成一個證書請求文件（類似于申請書）
• 第二步：B把證書請求文件發(fā)送到CA去申請證書。
• 第三步：CA會審核B的身份，之后會頒發(fā)證書給B。這個證書其實(shí)就是公鑰，只是上面有了CA的數(shù)字簽名，以證明這個證書是CA頒發(fā)的。這一步解決了“數(shù)字簽名”部分B和他的密鑰對之間沒有必然聯(lián)系的問題，因?yàn)檫@里有CA來證明這個密鑰對就是B的，B不可抵賴。
• 第四步：B會把證書發(fā)送給A，說這是我的證書并且上面有CA的數(shù)字簽名，不會被別人偽冒。
• 第五步：A是持懷疑態(tài)度的，到底是不是真的是由CA頒發(fā)的，還是別人偽冒的呢？所以A要驗(yàn)證這個證書的真?zhèn)涡浴４藭rA需要CA的公鑰（像瀏覽器里都內(nèi)置了權(quán)威CA的公鑰的），然后會用權(quán)威CA的公鑰驗(yàn)證 B證書的公鑰上的數(shù)字簽名。

之后A會用B的證書加密對稱加密算法的密鑰發(fā)送給B，B用私鑰解密。這樣A和B之間就可以安全的傳輸數(shù)據(jù)了，整個過程叫做TLS（傳輸層安全）。
這里只有A驗(yàn)證了B的證書的合法性，所以叫做單向TLS。如果A也有自己的私鑰及CA頒發(fā)的證書，那么除了A要驗(yàn)證B證書的合法性之外，B也要驗(yàn)證A證書的合法性，即兩邊互相驗(yàn)證，這個就叫做mTLS（mutual TLS，雙向TLS）了。