加解密、签名、验签、数字签名、数字证书

说明：本文属于学习笔记，借鉴了很多经典网文，已记不清出处，如有侵权，请告知。

        嵌入式开发时，绕不开数据安全问题。最近又在做OTA升级相关工作，因此，借此机会学习了加解密、签名、数字证书等知识，并做此笔记。

        对称加密是指加密和解密时使用同一个密钥。

        非对称加密是指加密和解密使用不同的密钥，这两个密钥分别叫做公钥、私钥。

公钥是可以公开给所有人的，而私钥需要自己保密的。

        数字签名（Digital Signature）也叫作数字指纹（Digital Fingerprint），它是消息摘要算法和非对称加密算法的结合体，能够验证数据的完整性，并且认证数据的来源。

怎么生成摘要??? 使用hash运算将明文生成摘要，常用的hash算法是SHA-1、MD5、MD2等。

数据签名算法的模型分为两个主要阶段：

为什么摘要还需要加密？？？非安全信道中，数据和摘要都存在篡改风险，攻击者在篡改数据时也可以篡改摘要。因此，摘要算法需要配合加密算法才能严格验证完整性。

数字签名的加解密过程示意图

1）甲使用乙的公钥对明文进行加密，生成密文信息。

2）甲使用HASH算法对明文进行HASH运算，生成数字指纹。

3）甲使用自己的私钥对数字指纹进行加密，生成数字签名。

4）甲将密文信息和数字签名一起发送给乙。

5）乙使用甲的公钥对数字签名进行解密，得到数字指纹。

6）乙接收到甲的加密信息后，使用自己的私钥对密文信息进行解密，得到最初的明文。

7）乙使用HASH算法对还原出的明文用与甲所使用的相同HASH算法进行HASH运算，生成数字指纹。然后乙将生成的数字指纹与从甲得到的数字指纹进行比较，如果一致，乙接受明文；如果不一致，乙丢弃明文。

优点：数字签名技术不但证明了信息未被篡改，还证明了发送方的身份。

缺点：数字签名技术也还有一个问题，获取到对方的公钥可能被篡改，并且无法发现。引入数字证书。

        接收方需要使用发送方的公钥来验证数据真实性。那么，接收方怎样才能安全地获得发送方公钥呢？这就需要数字证书来保证。

        数字签名和数字证书总是成对出现，二者不可分离。数字签名主要用来验证数据完整性和认证数据来源，而数字证书主要用来安全地发放公钥。 数字证书主要包含三个部分：用户的信息、用户的公钥和 CA 对该证书实体信息的签名。

数字证书的模型主要分为两个步骤：

完整的证书文件，如下：

        上面介绍了很多概念，那么代码中如何实现加解密？答案是OpenSSL，openssl是Linux内置的一款开源工具，实现了常见的密码算法与应用。点到为止，网上openssl资料很多，不再赘述。