有關密鑰的最全總結都在這了


密鑰詳解

在之前的文章中,我們講到了對稱密碼,公鑰密碼,消息認證碼和數字簽名等密碼學的技術,這些技術中都使用到了一個叫做密鑰的東西。

那麼到底什麼是密鑰呢?密鑰就是一個key,通過這個key可以獲得最終的明文。所以密鑰其實是和明文等價的。

舉個例子,保險箱裏面放着十萬美元,保險箱被鎖住了,並且有一個鑰匙。那麼這個擁有鑰匙的人和擁有了十萬美元是等價的。

各種密鑰總結

之前的文章中,我們分別講到了對稱密碼,公鑰密碼,消息認證碼和數字簽名這四種密碼學技術。這裏我們再來回顧一下。

  • 對稱密碼

對稱密碼使用相同的密鑰來進行明文的加密和解密。

  • 公鑰密碼

公鑰密碼使用不同的密鑰來對消息進行加密解密。

  • 消息認證碼

消息認證碼使用相同的密鑰來對消息進行認證。

  • 數字簽名

數字簽名使用不同的密鑰來對消息進行簽名和驗證。

其中對稱密碼和公鑰密碼是直接對明文進行加密,從而用來保證消息的機密性。

而消息認證碼和數字簽名則是用來做消息的認證,其本身並不用作對明文的加密,主要來驗證消息的合法性。

其他密鑰分類

上面的四種是按照加密方式和使用用途來分的,其實安裝密鑰的使用次數可以分爲會話密鑰和主密鑰。

會話密鑰是隻用在一個會話中的密鑰,用完之後就廢棄不用了,而主密鑰是固定的密鑰,一直重複使用的密鑰。

熟悉SSL/TLS協議的朋友肯定對這個比較熟悉,在這個協議中每次會話都會創建一個單獨的密鑰用來加密會話消息,也就是說每次會話都會創建一個會話密鑰。

另外安裝加密對象是內容還是密鑰,我們可以分爲加密消息的密鑰(CEK)和加密密鑰的密鑰(KEK)。加密消息的密鑰很好理解,之前的對稱密鑰和公鑰密鑰就是CEK。而加密密鑰的密鑰主要是爲了減少密鑰的保存個數。

密鑰的管理

我們主要從下面幾個方面來講解密鑰的管理:

  1. 生成密鑰

生成密鑰有兩種方式,使用隨機數和使用口令。

隨機數一定要有不可被推斷的特性,一般來說我們需要使用僞隨機送生成器來生成。

java代碼中我們通常會用到Random類,但是這個類是不能用來生成密鑰的。我們可以使用java.security.SecureRandom來生成密碼安全的隨機數。

下面是SecureRandom的兩種常用用法:

        SecureRandom random = new SecureRandom();
        byte bytes[] = new byte[20];
        random.nextBytes(bytes);
 byte seed[] = random.generateSeed(20);

除了隨機數,另外一種方式就是口令了。

口令是人類可以記住的密碼,爲了保證口令生成的密鑰不會被暴力破解,需要對口令加鹽。

簡單點說就是向口令添加一個隨機數,然後對添加之後的數進行hash計算,計算出來的結果就可以當做密鑰了。

  1. 配送密鑰

爲了配送密鑰我們可以採用事先共享密鑰,使用密鑰分配中心,使用公鑰密碼等方式。當然還可以採用其他的方式來配送。

  1. 更新密鑰

有的時候,爲了保證密鑰的安全,我們需要不定期的更新密鑰,一般的做法就是使用當前的密鑰作爲一個基準值,通過特定的算法計算出新的密鑰。

  1. 保存密鑰

學過區塊鏈的應該都知道有個紙密鑰的東西,實際上就是把密鑰寫在紙上進行保存。

當密鑰太多的話,離線保存密鑰也成了一個非常困難的工作。這時候就可以使用到密鑰的密鑰KEK。將這些密鑰加密後保存。

這樣加密後的密鑰我們不用特別考慮其安全性,因爲即使被竊取也無法還原之前的密鑰。我們只需要保存加密這些密鑰的密鑰即可。

  1. 作廢密鑰

作廢密鑰是個非常比較複雜的事情,因爲密鑰就是密鑰,即使你把它刪除,其他的人也可能持有它的備份。所以在設計的時候要充分考慮到密鑰作廢的情況。

之前的證書一文中,我們可以通過CRL列表來保存廢棄的密鑰。

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