【车载开发系列】安全算法与安全访问

【车载开发系列】安全算法与安全访问
- 一. 网络传输编码
- - 1）Base64编码
  - 2）十六进制编码
- 二.四种加密算法
- - 1）消息摘要算法（摘要算法，哈希算法）
  - 2）对称加密算法
  - 3）非对称加密算法
  - 4）数字签名
- 三. 安全访问
- - 1）安全访问建立的步骤
  - 2）报文简单描述

一. 网络传输编码

16进制编码和Base64编码，都是比较常用的网络传输中使用到的编码。

1）Base64编码

它是通过64个字符来表示信息的一种方法，并不要把它当做一种加密算法，因为任何人都可以通过Base64编码后的内容逆向得出编码之前的信息，这里可以简单的理解为通过Base64编码之后，将二进制信息编码成可打印的字符，便于在网络上传输。

2）十六进制编码

一般需要知道4位二进制数据对应一位16进制数据，十六进制是由0_9和AF来表示，还有是不区分大小写的。

二.四种加密算法

1）消息摘要算法（摘要算法，哈希算法）

所谓的消息摘要算法，就是对一个消息或文本，产生一个固定长度的值（也就是摘要），采用的是单向的Hash函数对消息或文本进行计算产生，且不同的明文生成的摘要结果 "总是"不同的，相同的明文产生的摘要 "必定" 一致。这里目前最常用的摘要算法有 MD5和SHA1。

MD5是由MD4，MD3，MD2改进而来，摘要长度为128位，在目前应用比较广泛。SHA有SHA1，SHA-224，SHA-256，SHA-384等，目前应用最广泛的也就是SHA1和SHA256这两个，SHA1输出的摘要长度是160位，而SHA-256输出的也就是256位，从输出位数上就可以比较出安全性，SHA1比SHA256要低，但相比于MD5的128位，SHA家族是更安全的，但是位数长带来的也有负面的影响，MD5速度要比SHA家族更快

2）对称加密算法

在对称加密算法中，数据发送方将原始数据和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后，使其变成加密密文发送出去。

收信方收到密文后，则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密，才能使其恢复成可读明文。在对称加密算法中，使用的密钥只有一个，发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密，这就要求解密方事先必须知道加密密钥。

优点：算法公开，计算量小，加密速度快，加密效率高，加解密的告诉和使用长密钥时的难破解性

缺点：安全性过于依赖密钥，泄露密钥就意味着任何人都可以加解密数据，因此对秘钥的保存至关重要

目前流行的主要有DES和AES：DES的密钥长64位，但事实上只有56位参与运算（8和8的倍数都为效验位），相对于DES，AES算法作为新一代的数据加密标准，汇聚了强安全性，高性能，高效率，易用和灵活的优点，包含（128,192,256）三种秘钥长度，比DES算法的加密强度更高，更为安全。

3）非对称加密算法

非对称加密算法又称为公开密钥加密算法，需要两个密钥：一个称为公开密钥即为公钥，另一个称为私有密钥即为私钥，公钥和私钥配对使用，公钥加密只有对应私钥可以解密，私钥加密，只有对应公钥可以解密。因为传输数据的两方分别保存的分别为公钥和私钥，所以被称作非对称加密。

这里加密和签名是由区别的：需根据具体情况选择

加密：既然是加密，那肯定是不希望别人知道我的消息，所以只有我才能解密，所以可得出公钥负责加密，私钥负责解密；同理，既然是签名，那肯定是不希望有人冒充我发消息，只有我才能发布这个签名，所以可得出私钥负责签名，公钥负责验证；

优点：包含两种密钥，其中一个公开的，一个保密，即使在获取到公钥，加密算法的情况下，也无法获取公钥对应的私钥，也无法对密文解密。

缺点：由于其复杂程度高，加解密速度远远没有对称加密解密的速度快。

目前使用最广泛的非对称加密算法：RSA。

4）数字签名

数字签名是对非对称加密技术和摘要算法的综合运用，也就是将通信内容的摘要信息使用发送方的私钥进行加密，然后将密文与原文一起传输，接收方使用公钥解密被加密的摘要，然后使用相同的摘要算法，对接收到的信息采用相同的方式产生摘要，与解密的摘要进行对比，相同则验证通过，说明信息是完整的。

发送方：这里发送方可以简单说先使用SHA1（其它摘要算法）对数据提取摘要，再用私钥加密，发送的数据为原始数据和加密后的数据

接收方：而接收方简单的可以理解为用对应的公钥解密摘要数据（这里可以验证信息是由对应私钥拥有者发出的，保证了数据发送者的身份），再通过发送的原始数据进行摘要算法，把两份数据进行比较（这里验证了信息的完整性，保证没有被篡改过）

常用的数字签名方法有：MD5withRSA，SHA1withRSA。

三. 安全访问

主要是对客户端访问服务器做了一定的限制，客户端和服务器之间需要通过匹配seed（种子）和key（密钥）来建立安全访问。

1）安全访问建立的步骤

大致的安全访问步骤如下：

客户端向服务器请求seed
服务器向客户端发送seed
客户端收到seed后根据指定算法计算出key，并发送给服务器；
服务器同样根据seed和指定算法计算出key，并与客户端发送的key进行比对，一致的话则建立安全连接。

2）报文简单描述

请求seed： 27 01 (03, 05, 07, ..., 41) - 这里的子功能只能是奇数01 (03, 05, 07, ..., 41)

响应seed： 67 01 (03, 05, 07, ..., 41) xx yy - 这里的xx yy就是seed，其中xx高字节

发送key： 27 02 (04, 06, 07, ..., 42) - 这里的子功能只能是偶数02 (04, 06, 07, ..., 42)

肯定响应：

67 02 (04, 06, 07, ..., 42) - 说明已经建立安全连接

否定响应：

7F 27 24 - 请求错误，请求顺序不对。比如没有请求种子的前提下直接请求Key。

7F 27 35 - key匹配不上

7F 27 36 - 超过最大尝试次数。此时需要等待10秒后才可以再次请求Seed服务（错误一次NRC35，错误第二次NRC35，错误第三次NRC36）

7F 27 37 - 延时要求不满足，一般需要等待完成10秒之后才能