详解SSL证书系列(10)SSL的加密算法

HTTPS协议的主要功能依赖于SSL，SSL全称为安全套接层（Secure Socket Layer）。

SSL的功能主要依赖于三类加密算法，散列函数，对称加密和非对称加密。

HASH算法

HASH算法也称为散列函数，包括MD5，SHA1和SHA256。

1，MD5

MD5加密算法，全称“Message-Digest Algorithm 5”，中文名为“消息摘要算法第五版”。它是一种单向散列函数，具有不可逆性，意味着无法通过其输出的哈希值推导出原始数据。MD5算法的核心思想是将输入数据进行不可逆的变换，使不同的输入数据产生不同的输出结果。

MD5算法的处理过程包括填充、初始值设定、循环运算和输出。它首先将输入数据分成若干个块，每个块长度为512位，并对每个块进行一系列复杂的运算。经过这些处理后，MD5算法会输出一个由四个32位分组组成的128位哈希值，这个哈希值由32个16进制字符组成，通常以字符串的形式呈现。

MD5算法具有多种特性。它具有良好的压缩性，无论输入数据的长度如何，输出的MD5值长度都是固定的。同时，从原数据计算出MD5值相对容易，但已知原数据和其MD5值，想找到一个具有相同MD5值的数据（即伪造数据）却非常困难，这体现了其强抗碰撞性。

MD5算法在计算机安全领域有广泛应用，特别是在各种软件的密码认证和钥匙识别上。然而，尽管MD5算法本身具有一定的安全性，但随着技术的发展，针对MD5的破解方法也在不断更新。因此，在实际应用中，通常需要通过加强密码设置、重新加密生成的MD5密码等方法，进一步提高密码的安全性。

总的来说，MD5加密算法是一种强大而有效的加密工具，它以其独特的单向性和不可逆性，为数据的安全存储和传输提供了重要保障。

2，SHA1

SHA-1（Secure Hash Algorithm 1，安全散列算法1）是一种密码散列函数，由美国国家安全局设计，并由美国国家标准技术研究所（NIST）发布为联邦数据处理标准（FIPS）。SHA-1算法通过将输入数据转换为固定长度的哈希值，来实现数据的完整性保护和数字签名验证。

SHA-1算法的基本原理是将输入数据分块处理，并对每个数据块进行一系列的位运算和逻辑运算，最终生成一个160位（20字节）的哈希值。这个哈希值具有以下特点：

哈希值长度固定，不论输入数据的长度如何，SHA-1生成的哈希值始终为160位。
对于不同的输入数据，SHA-1生成的哈希值几乎是唯一的，即使输入数据的一个比特发生变化，生成的哈希值也会有较大差异。
无法从哈希值反推出原始数据，即使输入数据只有微小的变化，生成的哈希值也会有较大差异，因此SHA-1算法是一种不可逆的加密算法。

SHA-1算法在实际生活中有广泛的应用，例如：

密码验证：服务器端存储用户密码加密后的内容，每次密码校验比较的是密文是否相同，确保服务器管理员也无法获取到用户使用的密码。
文件的完整性比较：当下载一个文件时，服务器返回的信息中包括这个文件的SHA-1值，在本地下载完毕将其进行SHA-1加密，之后比较两个SHA-1值，如果一致则说明文件完整不存在丢包现象。

然而，需要注意的是，尽管SHA-1在过去被广泛使用，但近年来其安全性受到了挑战。由于SHA-1的某些潜在弱点，一些安全专家建议逐步淘汰SHA-1，转而使用更安全的哈希算法，如SHA-256或SHA-3。

总体来说，SHA-1加密算法以其独特的散列特性和广泛的应用场景，为数据完整性验证和密码学安全提供了重要的支持。然而，随着技术的发展和安全需求的提高，选择更安全的哈希算法是更为明智的选择。

3，SHA256

哈希值长度固定，不论输入数据的长度如何，SHA-1生成的哈希值始终为160位。
对于不同的输入数据，SHA-1生成的哈希值几乎是唯一的，即使输入数据的一个比特发生变化，生成的哈希值也会有较大差异。
无法从哈希值反推出原始数据，即使输入数据只有微小的变化，生成的哈希值也会有较大差异，因此SHA-1算法是一种不可逆的加密算法。

SHA-1算法在实际生活中有广泛的应用，例如：

密码验证：服务器端存储用户密码加密后的内容，每次密码校验比较的是密文是否相同，确保服务器管理员也无法获取到用户使用的密码。
文件的完整性比较：当下载一个文件时，服务器返回的信息中包括这个文件的SHA-1值，在本地下载完毕将其进行SHA-1加密，之后比较两个SHA-1值，如果一致则说明文件完整不存在丢包现象。

对称加密算法

1，DES

Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法，1977年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），并授权在非密级政府通信中使用，随后该算法在国际上广泛流传开来。需要注意的是，由于DES使用56位密钥，因此已经不够安全，不应被用于保护敏感信息。

2，3DES

Triple DES，是对DES的一个扩展版本，使用三个密钥对数据进行三次加密，因此其安全性相对较高。但与此同时，其加密和解密的速度也会相对较慢。

3，AES

Advanced Encryption Standard，即高级加密标准，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。AES提供了三种长度的密钥，分别是128位、192位和256位，相对而言，AES的安全性要高于DES和3DES。

4，RC4

Rivest Cipher 4，是RSA数据安全公司开发的流加密算法，它的密钥长度是可变的，范围在1到256字节（8到2048位）之间。RC4算法的特点是加密速度快，因此在一些需要高效加密的场景中得到了广泛应用。

对称加密算法的主要特点是加密和解密使用相同的密钥，因此其加密和解密的速度通常较快。但与此同时，由于双方都需要持有相同的密钥，因此在密钥的分发和管理上存在一定的安全隐患。如果密钥被泄露，那么加密的数据就可能被破解。因此，在使用对称加密算法时，需要特别注意密钥的安全保护。

非对称加密算法

1，RSA

Rivest-Shamir-Adleman，这是最早也是最广泛使用的非对称加密算法之一。RSA算法基于大素数分解的困难性问题，可以用于数据加密和数字签名。RSA算法的特点是使用一对密钥，包括公钥和私钥。公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。这种算法易于理解和操作，因此在各种应用中得到了广泛的使用。

2，DSA

Digital Signature Algorithm，这是一种专门用于数字签名的非对称加密算法。它主要用于验证数据的完整性和认证身份。DSA算法基于离散对数问题，可以确保数据的完整性和身份的真实性。

3，ECC

Elliptic Curve Cryptography，这是一种基于椭圆曲线数学问题的非对称加密算法。与传统的RSA和DSA相比，ECC在提供相同安全性的情况下需要更短的密钥长度，从而节省了计算资源。这使得ECC特别适合于资源受限的环境，如移动设备等。

总结起来就是，SSL其利用非对称加密实现身份认证和密钥协商，利用对称加密实现实现对数据的加密，利用散列函数来验证信息的完整性。

那么，针对SSL免费证书的不足和痛点，我开发并开源了一个平台：华迅FreeCert平台，支持免费的SSL证书，通配符证书的申请和托管，配合自动部署工具可以实现证书的自动化更新和部署，真正做到一次申请终身自动更新和自动部署，欢迎感兴趣的同学试用！