工作中常遇到一些关于安全方面的名词，如SSL、HTTPS、证书、pem、keystore、PGP等，作为不是对安全不甚了解的程序员而言，深感压力巨大，于是趁周末得闲查阅了相关资料，做简要记录。

非对称加密与RSA

一切的一切还得从 非对称加密 说起。在信息安全领域，加密方式分为对称加密与非对称加密。对称加密中，加密秘钥和解密秘钥完全相同，安全性不高。而非对称加密的加密秘钥和解密秘钥不同，具有更高的安全性，应用更加广泛.

在非对称加密中，加密秘钥称为 公钥(Public Key)，而解密秘钥称为 私钥(Private)，而且他们总是成双成对的。一般情况下，我们通过一些工具生成一对公钥和私钥后，将公钥发布给其他人，这样其他人就可以将消息使用公钥加密后发给给我，我接受到消息后，使用我的私钥将消息解密。

rsa

非对称加密有很多种，详见维基百科 公开秘钥加密，使用最广泛的是RSA算法。
想想就觉得很神奇，这是怎么做到的呢。我大概了解了一下RSA算法，主要是基于数论中的费马小定理。虽然我暂时还不能理解为什么是这样，但是经过我的验证，的确很神奇，大概步骤如下：

  1. 随意选两个大的质数p和q，p不等于q，计算N = pq；我选择了p = 97，q = 73，n = p * q = 7081；
  2. 根据欧拉函数，求得小于或者等于N的正整数中与N互质的数个数：r = φ(N) = φ(p)φ(q) = (p-1)(q-1)；本例中r = 96 * 72 = 6912；
  3. 选择一个小于r并且与r互质的整数e，求e关于模r的模反元素d；我选择了质数13，肯定与6912互质，求得d = 5317；
  4. 将(N, e)作为公钥用于加密，将(N, d)作为私钥用于解密；即(7081, 13)是公钥，可以分发给其他人，而(7081, 5317)是私钥，需要保密；
  5. 如果传送的数字为m，加密公式为：m ^ e % N；假设需要传送数字100，100 ^ 13 % 7081 = 1195；
  6. 假如收到的数字为n，解密公式为：n ^ d % N；如果收到的数字为1195，则解密后得到：1195 ^ 5317 % 7081 = 100。

总之，过程很奇妙，而且鉴于实现这个过程的算法和数论理论都是在几百年前发现的，让人不得惊叹人类的智慧和数字的奇妙！这里是我检验上面算法所使用的Ruby程序，有兴趣的话也实践一下吧。

在计算机中，字符串经过编码（如ASIIC、Unicode）后实际上是数字。也就是说如果要加密字符串，可以将字符串编码成数字，然后对数字进行加密。解密后，再将数字转换成字符串。

我们现在常用的RSA的秘钥的长度是1024位，不过据称这个长度的RSA已经有被破解的危险，因此提倡使用2048位长度的RSA，然而，Windows XP等早期的系统不支持2048位的RSA算法。

SSH与RSA

我们在使用SSH连接到服务器时也会用到RSA。当然，SSH协议本身设计得具有很强大的扩展性，支持很多种加密算法，RSA只是其中的一种，不过也是应用最广泛的一种。下面是使用ssh-keygen工具生成公钥和私钥的过程：

$ ssh-keygen -t rsa
Generating public/private rsa key pair.
Enter file in which to save the key (/Users/liang/.ssh/id_rsa):
Enter passphrase (empty for no passphrase):
Enter same passphrase again:
Your identification has been saved in /Users/liang/.ssh/id_rsa.
Your public key has been saved in /Users/liang/.ssh/id_rsa.pub.
The key fingerprint is:
19:03:9f:99:ef:65:cc:44:d9:f4:89:89:47:89:da:ff liang@liang-macpro
The key's randomart image is:
# 后面的输出省略……

这个命令会生成两个文件：/Users/liang/.ssh/id_rsa.pub和/Users/liang/.ssh/id_rsa。前者是公钥，在建立SSH连接时会发送给服务器，服务器将数据使用此公钥加密后传送给客户端（本机）。后者是私钥，客户端（本机）使用此秘钥对服务器发送的数据进行解密，这个文件很重要，绝对不能外泄，因此最好是能对此文件进行加密，上面命令执行时中间有一个步骤会请你输入密码，这个密码就用于加密私钥。

SSH除了使用用户名密码进行身份验证外，也可以使用公钥进行身份验证。客户端连接服务器时，将客户端的公钥传送给服务器，服务器收到请求后，首先在服务器用户根目录~/.ssh/authorized_keys寻找相应的公钥，如果两个秘钥一致，则验证通过。服务器会使用该公钥将数据加密进行传送。

而当客户端连接到服务器时，服务器也会将其公钥传送给客户端，可以在~/.ssh/known_hosts文件中找到，从而实现双向数据加密。

讲到这里，就不能不提到Password-less SSH了，也就是常说的不用密码登录SSH，实现的步骤如下：

  1. 在客户端使用ssh-keygen -t rsa生成公钥和秘钥文件，在输入密码的阶段直接输入回车
  2. 将~/.ssh/id_rsa.pub文件的内容添加到服务器上~/.ssh/authorized_keys后面并保存

理解了原理后，深感这个过程太简单了。但是需要注意的是这样其实并不安全，因为私钥有暴露的危险，除非将~/.ssh/id_rsa文件的权限设为600，还可以用ssh-agent来实现同样的效果。

到这里，作为一篇博文的篇幅算是差不多了，《HTTPS与SSL》未完待续，敬请期待！