数据安全系列3：密码技术概述-优快云博客

传送门

如何看待程序员工作很忙

最近2个月工作上任务很重很忙，导致压力也比较大，所以博客一直没有更新。今天查看草稿箱时，发现上一篇关于XXL-JOB源码的解析思路已经记不大清晰了，估计得又重头看下代码才行。正如古龙所说："人在江湖，身不由己"！当时入软件这一行也没想太多，只想有一个份工作，忙忙碌碌这么多年有了个温饱，而工作模式还是没有太大改变，更多的时候还是别人让做什么就做什么

做程序员的，产品出了原型，让你照着实现
做程序员的，安全说有漏洞，让你照着实现
做程序员的，客户说有需求，让你照着实现
做程序员的，领导说有调整，让你自己实现
...

关于工作上如何应对压力，在知乎上看到一个方法，觉得有些道理，这里共享出来：

1、把公司当做学校

把每天的工作都当作学习锻炼，由此获得收获，为更大的平台做储备

2、利用摸鱼时间充实自己

给自己留出时间来提高自己，不要全部都投入工作中，这也是一种调节

3、打工的终极目标是跳槽或者变成合伙人

打工的目的不仅是为了获取报酬，工资只是过程，终极目的是不再依靠工资而是发工资的那个人。这就要求对待工作不仅停留在自己的一亩三分地上面，一切可能需要用到的都可以涉及：项目管理、产品设计、客户沟通、交付、信息安全，甚至是法务、财务、法律合规

引自原文：工作不开心，辞职是唯一的出路吗？

这不仅仅是鸡汤，而是自我调节的一种方式（运动也能减压），否则长期处在高压条件下人有可能是会垮掉的，或者只能辞职了！

什么是密码技术

引子-推荐书籍

在以往的文章里面很少谈到相关的技术书，因为现在网上的资料很多获取途径也很方便。但是对于安全类甚至是加解密技术来说，其实还算比较小众！生活中网络无处不在，随之而来的网络攻击、网络安全更是如影随形，平时使用的时候也不会刻意关注它，就算是很多应用开发工程师也不会太在意。所以安全领域的门槛还是很高的，作为一本入门书《图解密码技术_百度百科》，私以为是是相当优秀的（我也只是看了一遍，远谈不上入门），有兴趣可以看看：概念清晰、通俗易懂！

那什么是密码技术？

一说到密码，最直接联想到的就是各种各样的"登录密码"：qq、微信、淘宝、京东、银行卡、ATM机等，这里密码可作为一种身份的凭证（在有些场景也叫作口令、PING码），但是密码技术并不等于这里的用户密码，而是围绕它展开的一系列的密码技术！比如说下面几个问题：

用户输入的密码要怎么安全的传输到系统后端？推而广之，要如何安全传递敏感信息？
用户的密码要怎么安全的存储在系统里面？推而广之，要如何安全存储敏感数据？

要回答上面的问题，先从下面的例子展开！

假设用户为发送者Sender，它发出的所有请求内容称为消息Message，接收消息的系统为接收者Receiver。正常的消息发送流程如下：

消息是从计算机A通过互联网发送到计算机B的，中间可能会经过许多设备，但是在正常情况下会顺利通信
但是在恶意的网络环境下，消息可能被"偷看"，也就是所谓的"窃听"

发送者肯定不希望别人看到发送的内容，在无法确定消息是能被窃听的情况下，发送者可以将消息加密(encrypt)，这样即使窃听者获取拿消息，也因为"看不懂"而达到安全的效果！比如消息是：

这是发送者的密码

密钥为

123456789

用AES算法加密之后变成：

U2FsdGVkX1/p+GuY3TyXZuvRwaZgG7xOu70jJAHYmmU2GPFaIQZkrgBG+7U9dFk1

窃听者在不知道密钥的情况下，就无法解密出来原文了。在加密的过程中，原文称为"明文"，而加密之后消息称为"密文"，而加密的key称为"密钥"。上述流程就变成了下面的步骤：

密码技术保证了消息的机密性

在上述例子中通过加密(encrypt)手段，保证消息不被窃听者读取，这称为信息的机密性：

上面提到而加密的key称为"密钥"。密钥就像是现实生活中的钥匙，只有拥有这把钥匙才能开门，在密码算法中也只有通过密钥才能解密出加密的密文！

加密过程

解密过程

对称加密与非对称加密

上面这种加密、解密都用同一个密钥的使用方法，称为对称加密！

与之相反，加密、解密分别使用不同的密钥的方式，称为非对称加密，也叫公钥密码！

单向散列函数

前面通过"登录密码"讨论了数据加密应用，所以回到开始的2个问题，现在能否解答了呢？

问题1

用户输入的密码要怎么安全的传输到系统后端？推而广之，要如何安全传递敏感信息？

可以采用加密的方案，将传输的内容进行加密，这样可以保证消息的机密性。所以在用户登录的场景中，可以将用户密码加密之后，再传输到后端（不过这里要注意的是，如果是web登录，理论上前端是无法安全的存储密钥的，所以要使用非对称加密，不能使用对称加密）

问题2

用户的密码要怎么安全的存储在系统里面？推而广之，要如何安全存储敏感数据？

用户的密码在后端存储时，是可以采用加密存储的。直接存储用户的明文密码肯定是不行，否则一旦黑客攻击就会不费吹灰之力拿到用户的密码！敏感数据比如手机号、身份证号、家庭住址等都可以采用此方案统一处理

防君子不防小人

不过密码是一种非常特殊的存在，安全级别应该相当高，值得特别谨慎对待。因为用户密码除了用户知道外，还在系统的某个地方存储的，假设在数据库里面，那DBA理论上可以直接获取用户加密的密码。所以理论上应该除了用户之外，任何人都不应该能获取到用户密码，包括DBA和各种系统"后门"

由于加密技术的特性：数据能被加密，就一定能被解密，是一个"可逆"的过程，所以一般的设计账户体系的时候，密码一般不会选择加密存储，而是采用单向散列函数取"摘要"存储，这样就避免了"任何人"都无法知道用户的密码，从根本上杜绝了密码泄露：

对于用户密码管理，除了防止被黑客获取，直接拖库获得明文；也要防止管理员直接获取，所谓的监守自盗。所以一般密码存储都是散列函数加密存储，这样即使泄露，也不能直接获得明文导致泄露，因为即使得到了密文，基于单向的特性，要反向推算出明文非常困难，所以理论上这个难度系数足够大，甚至可以认为密文就是不可逆的，也就是安全的

在此基础之上，还有各种各样的加强方案，比如密码+盐等，后面会单开详细讨论！除此之外，单向散列函数还有一个应用就是解决完整性问题，可以参见：数据安全系列2：单向散列函数概念

消息认证码

在前面一节，挖了一个坑：

在下一节单独介绍一下，一般API调用的加验签做方法

虽然这里也不打算填上（会涉及到具体的代码设计实现），不过会探讨一下，什么是消息认证码及应用。消息认证码也是基于单向散列函数的特性来实现的，不过跟单纯的使用单向散列函数不同，这在消息认证码中还会利用对称密码技术：即消息发送者-接收者会"共享密钥"，在计算散列值时，通过"共享密钥"的参与，得到消息认证码（Message Authentiaction Code），简称MAC值来达到同时满足"完整性"与"认证"的目的！比如在一个接口调用的场景中：

在这样的交互过程中，交互的双方需要共享密钥，也即是前面的对称密钥
要计算MAC值，必须持有共享密钥，没有就无法计算MAC值，消息认证码正是利用此特性来完成所谓的认证的。

就是说，接收方如果判断MAC值不相同，则可以认为请求非法而拒绝服务，而这种方式广泛应用于系统间接口调用身份识别，这样就可以防止"身份伪装"

数字签名

说到"数字签名"，一开始也是比较陌生，而且实际开发中用的也不是很多。它看起来有点像是非对称加密的逆过程：

用公钥加密，私钥解密，这称为加密
用私钥加密，公钥解密，这称为签名

关于非对称加密，在对密钥对的规范使用时要求：一般是公钥可以公开的，私钥是保密的。所有人理论上都可以获取公钥，但是私钥只有指定对象才能持有，且不能被泄露（关于密钥的管理，是另外一个比较大的话题，比如KMS系统，这里不展开讨论）。

这里可能有一个直接的问题就是，又是谁来保证公钥又是对的呢？这里标准的做法是CA，用权威机构来背书，颁发证书来完成，也不展开（也即解决"密钥套娃"的问题，这在计算机中有很多案例）。回到数字签名上来，它要解决的一个核心问题就是防抵赖!或者叫"不可否认"

这里说的"不可否认"，跟消息认证码的"认证"的区别在于：

采用消息认证码，接收方能唯一确认发送方，防止被"第三方"冒充
采用数据签名，接收方不仅能唯一确认发送方，还能防止发送方事后抵赖说，自己没有发送过请求

其中的关键就在于消息认证码的"共享密钥"，因为除了发送方之外，接收方也知道这个密钥，最坏的情况就是：比如转账的情况，明明是发送方（客户）发起了一笔转账，接收方（银行）执行了资金划扣，事后说发送方（客户）不承认，说是你们银行的员工监守自盗，要求赔钱。这样银行也有理说不清了，因为它的确知道发送方（客户）的密钥（如果内部人泄露），理论上是有可能伪造转账请求的，程序也是正常检验通过的。

但是在非对称的情况下，发送方（客户）私钥只有它自己知道，外人无法得知，如果发起了一笔转账，理论上只有是它自己而不可能是别人，就从根本上杜绝了伪造的可能，所以达到"不可否认"的目的！