Android核心安全机制

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本文围绕以下六个部分展开：

一、安全概述
二、对称加密
三、非对称加密（公钥密码）
四、密钥交换
五、消息摘要
六、电子签名






一、安全概述

        1. 安全要解决什么问题？

        2. 密码术

        如：字母加密、藏头诗、倒写文等。

        密码术是算法与密钥的分离。       

        密码学“潜规则”：算法是公开的，而密钥是私有的。
        算法公开的目的：经过专家的论证，经历安全的检验，以及黑客若干年的尝试破解。



二、对称加密

        1. 典型的加密模型

        2. 对称加密：

        加密端与解密端使用同一个密钥（key），这个key被称为shared key。


        3. 三种算法模型

        （1）置换加密

        原始数据顺序不会改变，但对原始的每个/组数据用另一个/组数据去替换。如：凯撒密码。

        （2）转置加密

        原始数据不会改变，但是对原始数据的顺序进行变换。

        （3）乘积密码

        置换变换与转置变换一起使用，反复迭代。


        4. DES：数据加密标准

        不是一个字母一个字母地变换，而是取64bit（1Byte=8bit）的数据作为一个基本的加密单元，经过19道工序（复用迭代乘积加密），然后出来56bit的密钥。

        56bit已经被攻破，现已不够安全。因此，又出来三重DES，相当于DES做了三次转换。


        5. AES：高级加密标准

        虽然用了很多数学算法，但是本质还是乘积密码。

        它灵活性很强。输入是128bit，以128bit作为一个单元进行加密。它的密钥强度可以是128bit、192bit、256bit，非常灵活。

        AES在对称加密领域应用最广。因为：接受不同强度的密钥，应用场景灵活；而且现在比较安全。


        6. 应用场景

        双方通信保密、本地存储的数据加密等。


        问题：在对称加密中，shared key如何进行交换？怎么存储才不会泄露出去？



三、非对称加密（公钥密码）

        1. 非对称加密模型

        2. 公钥（public key）和私钥（private key）

        公钥：非对称加密模型中，加密密钥K就是公钥。

        私钥：非对称加密模型中，解密密钥K'就是私钥。

        公钥和私钥是同时产生的。其中用于加密的密钥称为公钥，用于解密的密钥用于私钥。

        3. 公钥算法的理论基石

        （1）建立在分解大数的困难度。

        （2）建立在以大素数为模来计算离散对数的困难度。


        4. RSA算法

        建立在分解大数的困难度。公钥/私钥长度至少为：1024bit，安全性非常好。



四、密钥交换

        1. 对称加密优缺点：

        优点：高效。

        缺点：密钥交换安全性的问题；不如RSA的加密安全程度高，但是当选择256bit的AES，仍然能胜任绝大多数的安全领域。


        2. 非对称加密算法的优缺点：

        优点：安全性足够高；没有密钥交换的问题。

        缺点：效率低，对于大数据加密很慢。


        3. 实际的保密会话应用场景

        密钥交换方式一：利用公钥密码来交换会话密钥。

        密钥交换方式二：Diffie-Hellman密钥交换协议。

五、消息摘要

        1. HASH与散列函数的定义与特点

        2. 消息摘要和数字指纹

        3. HASH的应用场景

        （1）防篡改

        （2）防损坏

        （3）认证

        4. HMAC

        Hash-basedMessageAuthenticationCode，基于hash的消息鉴别码。

六、电子签名

        不是所有的公钥算法都支持私钥加密、公钥解密。如果支持的话，则该算法除了用来进行加密，还可以用于电子签名。如RSA。

        私钥加密、公钥解密的目的：证明我现在加密的信息确实是我加密的，而不是别人伪造的。如果别人能用我的公钥进行解密，更加验证了：这确实是用我的私钥加密后的，否则别人是不可能用我的公钥解密的。

整理时参考：极客学院 - Android六种核心安全机制-加密、密钥、签名与证书