目录
1.文档介绍
2.知识点概述
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网络通信
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数据传输 -> 需要保证数据的安全性
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对数据加密
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项目1主要实现的功能:
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对网络通信数据进行加解密的模块
3.项目准备
基础组件
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数据序列化
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google protobuf
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解决数据的跨平台传输
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字节序
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计算机位数
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32位
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64位
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字节对齐
```c
struct A
{
int a; // 4
char b; // 1
char cc;
int c; // 4
};
```
4.序列化介绍
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序列化 -> 编码
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将原始数据按照某种格式进行封装 -> 特殊的字符串
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将特殊字符串发送给对方
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反序列化 -> 解码
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接收到序列化的特殊字符串 -> 解析 -> 原始数据
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安装业务需求处理原始数据
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套接字通信
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tcp
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线程池 -> 服务器端使用
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连接池 -> 客户端使用
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多线程的使用
5.项目中基础组件介绍
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共享内存操作 -> shm
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进程间通信的一种方式
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效率最高
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之前讲的进程间通信的方式都需要使用fd
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管道
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匿名 -> 不需要读磁盘
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有名 -> 需要磁盘文件
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本地套接字
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内存映射区 -> mmap
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不需要对磁盘文件进行操作
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数据库操作
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使用的oracle
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使用的oracle官方提供的c++接口
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OCI
6.基础模块在项目中作用
秘钥协商服务器 && 客户端
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客户端两种实现模式
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桌面程序 -> Qt
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需要将桌面创建搭建起来
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写的qt程序
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业务逻辑纯C/C++实现都是可以的
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终端交互 -> linux终端 -> 上课时候使用这个实现
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服务器 -> 后台的守护进程
- 图形界面
- Qt的配置管理终端
- 加解密接口（外联接口）的封装
7.项目中其他模块介绍
2.1 加密三要素
```sequence
note left of 明文: Encode
明文->密文: 加密算法+秘钥
密文-->明文: 解密算法+秘钥
note right of 密文: Decode
```
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加密三要素:
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明文/密文
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明文 -> 原始数据
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密文 -> 加密之后的数据
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秘钥
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定长的字符串
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对称加密 ->自己生成
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非对称加密 -> 有对应的算法可以直接生成
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算法
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加密算法
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解密算法
8.加密三要素
举例:
```c
明文: 123
秘钥: 111
加密算法: 明文 + 秘钥
解密算法: 密文 - 秘钥
加密: 123 + 111 = 密文 == 234
解密: 234 - 11 = 明文 == 123
```
9.对称加密和非堆成加密
对称加密
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秘钥比较短
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秘钥只有一个
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加密解密使用的秘钥是相同的
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加密的效率高
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加密强度相对较低( 相对于非对称加密 )
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秘钥分发困难 -> 因为秘钥要保密不能泄露
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`秘钥不能直接在网络环境中进行发送`
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非对称加密
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秘钥比较长
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秘钥有两个, 所有的非对称加密算法都有生成密钥对的函数
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这两个秘钥对保存到不同的文件中, 一个文件是公钥(比较小), 一个是私钥(比较大)
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公钥 -> 可以公开的
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私钥 -> 不能公开
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加解密使用的秘钥不同
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如果使用公钥加密, `必须`私钥解密
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如果使用私钥加密, `必须`公钥解密
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效率低
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加密强度相对较高( 相对于对称加密 )
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秘钥可以直接分发 -> 分发的公钥
10.对称和非对称加密特点
3.1 对称加密
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<font color="red">**DES/3DES**</font>
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DES -> 已经被破解了, 不安全
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秘钥长度 8byte
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对数据分段加密, 每组8字节
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得到的密文和明文长度是相同的
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3DES -> 3重des
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安全的, 效率比较低
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对数据分段加密, 每组8字节
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得到的密文和明文长度是相同的 == 8字节
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秘钥长度24字节, 在算法内部会被平均分成3份, == 每份8字节
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看成是3个秘钥
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每个8字节
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加密处理逻辑:
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加密: -> 秘钥1 * 加密算法
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解密 -> 秘钥2 * 解密算法
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加密 -> 秘钥3 * 加密算法
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三组秘钥都不同, 加密的等级是最高的
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<font color="red">**AES**</font>
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最安全, 效率最高的公开的对称加密算法
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秘钥长度: 16字节, 24字节, 32字节
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秘钥越长加密的数据越安全, 效率越低
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`分组加密, 每组长度 16 字节`
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每组的密文和明文的长度相同 == 16byte
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Blowfish
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RC2/RC4/RC5
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IDEA
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SKIPJACK
11.堆成加密算法des
加密算法
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**RSA(数字签名和密钥交换)**
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项目中用的是rsa
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ECC（椭圆曲线加密算法 - 数字签名）
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Diffie-Hellman(DH, 密钥交换)
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El Gamal(数字签名)
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DSA（数字签名）
12.des对称加密算法
```c
// 假设通信的双方为: 客户端C, 服务器端S
// Wie什么要交换?
/*
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非对称加密秘钥分发方便, 但是效率低 -> 改进: 需要使用对称加密
-
使用对称加密 -> 秘钥分发困难 -> 改进: 使用非对称加密进行秘钥分发
- 分发是对称加密的秘钥, 本质就是一个字符串
*/
13.对称加密算法aes
// 秘钥交换的过程:
/*
-
在服务器端生成一个非对称加密的密钥对: 公钥, 私钥
-
服务器将公钥发送给客户端, 客户端有了公钥
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在客户端生成一个随机字符串 -> 这就是对称加密需要使用的秘钥
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在客户端使用公钥对生成的对称加密的秘钥进行加密 -> 密文
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将加密的密文发送给服务器
-
服务器端使用私钥解密 -> 对称加密的秘钥
-
双方使用同一秘钥进行对称加密通信
*/
```
14.知识点回顾
> 特点:
>
> - 不管原始数据有多长, 通过哈希算法进行计算, 得到的结果的长度是固定的
> - 是一个二进制的字符串
> - 只要是原始数据不一样, 得到的结果就不一样
> - 原始数据差一丢丢, 得到的结果也是完全不同的
> - 有很强的抗碰撞性
> - 碰撞: 原始数据不同, 但是通过同样的哈希算法进行计算能得到相同的结果
> - 推导的结论:
> - 数据不同得到的结果就不同
> - 应用场景:
> - 数据校验
> - 登录验证
> - 秒传
> - 不可逆
> - 得到的结果不能推导出原始数据
>
>哈希运算的结果:
>
>- 散列值
> - 指纹
> - 摘要
15.秘钥分发过程
>哈希运算的结果:
>
>- 散列值
> - 指纹
> - 摘要
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MD4/MD5
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散列值长度: 16字节
-
抗碰撞性已经被破解
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SHA-1
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散列值长度: 20字节
-
抗碰撞性已经被破解
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SHA-2
-
sha224
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散列值长度: 224bit / 8 = 28byte
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sha256
-
散列值长度: 256bit / 8 = 32byte
-
sha384
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散列值长度: 384bit / 8 = 48byte
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sha512
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散列值长度: 512bit / 8 = 64byte
-
SHA3-224/SHA3-256/SHA3-384/SHA3-512
16.哈希值算法特点
5. 消息认证码 -> HMAC
> 作用:
>
> - 在通信的时候, 校验通信的数据有没有被篡改(完整性)
> - 没有加密的功能
>
> 使用:
>
> - 消息认证码的本质是一个散列值
> - `(原始数据 + 秘钥) * 哈希函数 = 消息认证码`
> - 最关键的数据: 秘钥
>
17.常用哈希算法以及散列值长度
> 校验的过程:
>
> - 数据发送方A, 数据接收方B
> - 在A或B端生成一个秘钥: X, 进行分发 -> A和B端都有了 秘钥: X
> - 在A端进行散列值运算: (原始数据 + x) * 哈希函数 = 得到散列值
> - 在A端: 将原始数据和散列值同时发送给B
> - 在B端: -> AB端使用的哈希算法是相同的
> - 接收数据
> - 校验: (接收的原始数据 + x) * 哈希函数 = 散列值New
> - 比较散列值: 散列值New 和 接收的散列值 是不是相同
> - 相同: 没篡改
> - 不同: 被修改了
>
> 缺点:
>
> - 秘钥分发困难
> - 不能区分消息的所有者
18.哈希值不可逆
> 作用:
>
> - 校验数据有没有被篡改(完整性)
> - 鉴别数据的所有者
> - 不能对数据加密
>
> 数字签名的过程: -> 私钥加密数据
>
> - 生成一个非对称加密的密钥对, 分发公钥
> - 使用哈希函数对原始数据进行哈希运算 -> 散列值
> - 使用私钥对散列值加密 -> 密文
> - 将原始数据和密文一起发送给接收者
19.消息认证码
> 校验签名的过程:
>
> - 接收签名的一方分发的公钥
> - 接收签名者发送的数据: `接收的原始数据 + 签名`
> - 对数据进行判断:
> - 对`接收的原始数据`进行哈希运算 -> 散列值new
> - 和签名的时候使用的哈希函数相同(必须相同)
> - 使用公钥对签名(密文) 解密 -> 得到了散列值old
> - 比较两个散列值
> - 相同: 数据的所有者确实是A, 并且数据没有被篡改
> - 不同: 数据
20.数字签名和校验签名
> OpenSSL 是一个安全[套接字](https://baike.baidu.com/item/套接字)层密码库，囊括主要的[密码算法](https://baike.baidu.com/item/密码算法)、常用的[密钥](https://baike.baidu.com/item/密钥)和证书封装管理功能及[SSL](https://baike.baidu.com/item/SSL)协议，并提供丰富的应用程序供测试或其它目的使用。
21.openssl介绍
> [SSL](https://baike.baidu.com/item/SSL)是Secure Sockets Layer（[安全套接层协议](https://baike.baidu.com/item/安全套接层协议)）的缩写，可以在Internet上提供秘密性传输。[Netscape](https://baike.baidu.com/item/Netscape)公司在推出第一个[Web浏览器](https://baike.baidu.com/item/Web浏览器)的同时，提出了SSL协议标准。其目标是保证两个应用间通信的保密性和可靠性,可在服务器端和用户端同时实现支持。已经成为[Internet](https://baike.baidu.com/item/Internet)上保密通讯的工业标准。