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1.文档介绍
2.知识点概述
- 网络通信
- 数据传输 -> 需要保证数据的安全性
- 对数据加密
- 项目1主要实现的功能:
- 对网络通信数据进行加解密的模块
3.项目准备
基础组件
- 数据序列化
- google protobuf
- 解决数据的跨平台传输
- 字节序
- 计算机位数
- 32位
- 64位
- 字节对齐
```c
struct A
{
int a; // 4
char b; // 1
char cc;
int c; // 4
};
```
4.序列化介绍
- 序列化 -> 编码
- 将原始数据按照某种格式进行封装 -> 特殊的字符串
- 将特殊字符串发送给对方
- 反序列化 -> 解码
- 接收到序列化的特殊字符串 -> 解析 -> 原始数据
- 安装业务需求处理原始数据
- 套接字通信
- tcp
- 线程池 -> 服务器端使用
- 连接池 -> 客户端使用
- 多线程的使用
5.项目中基础组件介绍
- 共享内存操作 -> shm
- 进程间通信的一种方式
- 效率最高
- 之前讲的进程间通信的方式都需要使用fd
- 管道
- 匿名 -> 不需要读磁盘
- 有名 -> 需要磁盘文件
- 本地套接字
- 内存映射区 -> mmap
- 不需要对磁盘文件进行操作
- 数据库操作
- 使用的oracle
- 使用的oracle官方提供的c++接口
- OCI
6.基础模块在项目中作用
秘钥协商服务器 && 客户端
- 客户端两种实现模式
- 桌面程序 -> Qt
- 需要将桌面创建搭建起来
- 写的qt程序
- 业务逻辑纯C/C++实现都是可以的
- 终端交互 -> linux终端 -> 上课时候使用这个实现
- 服务器 -> 后台的守护进程
3. 图形界面
- Qt的配置管理终端
4. 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
```
- 加密三要素:
- 明文/密文
- 明文 -> 原始数据
- 密文 -> 加密之后的数据
- 秘钥
- 定长的字符串
- 对称加密 ->自己生成
- 非对称加密 -> 有对应的算法可以直接生成
- 算法
- 加密算法
- 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
- 秘钥比较短
- 秘钥只有一个
- 加密解密使用的秘钥是相同的
- 加密的效率高
- 加密强度相对较低( 相对于非对称加密 )
- 秘钥分发困难 -> 因为秘钥要保密不能泄露
- `秘钥不能直接在网络环境中进行发送`
- 非对称加密
- 秘钥比较长
- 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
- 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)
- 公钥 -> 可以公开的
- 私钥 -> 不能公开
- 加解密使用的秘钥不同
- 如果使用公钥加密, `必须`私钥解密
- 如果使用私钥加密, `必须`公钥解密
- 效率低
- 加密强度相对较高( 相对于对称加密 )
- 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
- <font color="red">**DES/3DES**</font>
- DES -> 已经被破解了, 不安全
- 秘钥长度 8byte
- 对数据分段加密, 每组8字节
- 得到的密文和明文长度是相同的
- 3DES -> 3重des
- 安全的, 效率比较低
- 对数据分段加密, 每组8字节
- 得到的密文和明文长度是相同的 == 8字节
- 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
- 看成是3个秘钥
- 每个8字节
- 加密处理逻辑:
- 加密: -> 秘钥1 * 加密算法
- 解密 -> 秘钥2 * 解密算法
- 加密 -> 秘钥3 * 加密算法
- 三组秘钥都不同, 加密的等级是最高的
- <font color="red">**AES**</font>
- 最安全, 效率最高的公开的对称加密算法
- 秘钥长度: 16字节, 24字节, 32字节
- 秘钥越长加密的数据越安全, 效率越低
- `分组加密, 每组长度 16 字节`
- 每组的密文和明文的长度相同 == 16byte
- Blowfish
- RC2/RC4/RC5
- IDEA
- SKIPJACK
11.堆成加密算法des
### 加密算法
- **RSA(数字签名和密钥交换)**
- 项目中用的是rsa
- ECC（椭圆曲线加密算法 - 数字签名）
- Diffie-Hellman(DH, 密钥交换)
- El Gamal(数字签名)
- 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?
/*
1. 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
2. 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:
/*
1. 在服务器端生成一个非对称加密的密钥对: 公钥, 私钥
2. 服务器将公钥发送给客户端, 客户端有了公钥
3. 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
4. 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
5. 将加密的密文发送给服务器
6. 服务器端使用私钥解密 -> 对称加密的秘钥
7. 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
- MD4/MD5
- 散列值长度: 16字节
- 抗碰撞性已经被破解
- SHA-1
- 散列值长度: 20字节
- 抗碰撞性已经被破解
- SHA-2
- sha224
- 散列值长度: 224bit / 8 = 28byte
- sha256
- 散列值长度: 256bit / 8 = 32byte
- sha384
- 散列值长度: 384bit / 8 = 48byte
- sha512
- 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/%E5%A5%97%E6%8E%A5%E5%AD%97)层密码库，囊括主要的[密码算法](https://baike.baidu.com/item/%E5%AF%86%E7%A0%81%E7%AE%97%E6%B3%95)、常用的[密钥](https://baike.baidu.com/item/%E5%AF%86%E9%92%A5)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/%E5%AE%89%E5%85%A8%E5%A5%97%E6%8E%A5%E5%B1%82%E5%8D%8F%E8%AE%AE)）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%E6%B5%8F%E8%A7%88%E5%99%A8)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。