學(xué)習(xí)路線（內(nèi)部分享內(nèi)容）

1. 加密解密（對稱加密、非對稱加密呀袱、混合加密）
2. 單向散列函數(shù)
3. 數(shù)字簽名
4. 證書
5. iOS簽名機(jī)制

參考資料與圖片來源：
《圖解密碼技術(shù)第三版》
iOS App 簽名的原理
Apple簽名機(jī)制官方指南
深入理解代碼簽名機(jī)制

1. 加密解密

為什么需要加密贸毕？

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對稱加密

• 什么是對稱加密？
  - 就是指加密和解密時(shí)使用的密鑰都是同一個(gè)夜赵，是“對稱”的明棍。

  
  
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• 常見算法：
  • DES（數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，Data Encryption Standard）<不安全>
  • 3DES（3次DES加密解密）<不安全寇僧，性能不好>
  • AES（高級加密標(biāo)準(zhǔn)摊腋，Advanced Encryption Standard）<安全、目前首選>
• 存在密鑰配送問題：
  • 對稱加密看上去好像完美地實(shí)現(xiàn)了機(jī)密性嘁傀，但其中有一個(gè)很大的問題：如何把密鑰安全地傳遞給對方兴蒸，術(shù)語叫“密鑰交換”，因?yàn)橹型居锌赡鼙缓诳蛿r截细办，黑客知道了密鑰橙凳，那就能解密，也不安全笑撞。
• 如何解決密鑰配送問題：
  • 事先共享密鑰（線下安全方式）
  • 密鑰分配中心
  • Diffie-Hellman密鑰交換算法
  • 非對稱加密（公鑰密碼）

非對稱加密 （也叫 公鑰密碼加密）

非對稱加密代表加密和解密使用不同的密鑰岛啸。具體的加解密過程就是，由發(fā)送方生成一對公鑰與私鑰娃殖，公鑰可以公開給所有發(fā)送方值戳，私鑰自己保存。發(fā)送方使用公鑰對信息進(jìn)行加密炉爆，接收方收到密文后，使用私鑰進(jìn)行解密即可

• 加密密鑰，一般是公開的芬首，因此該密鑰稱為公鑰（public key）
• 解密密鑰赴捞，由消息接收者自己保管的，不能公開郁稍，因此也稱為私鑰（private key）
• 公鑰和私鑰是一 一對應(yīng)的赦政，是不能單獨(dú)生成的，一對公鑰和密鑰統(tǒng)稱為密鑰對（key pair）
• 由公鑰加密的密文耀怜，必須使用與該公鑰對應(yīng)的私鑰才能解密

• 由私鑰加密的密文恢着，必須使用與該私鑰對應(yīng)的公鑰才能解密

  
  
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• 常用算法：
  • RSA（RSA 加密算法，RSA Algorithm）
    • RSA 的數(shù)學(xué)難題是：兩個(gè)大質(zhì)數(shù) p财破、q 相乘的結(jié)果 n 很容易計(jì)算掰派，但是根據(jù) n 去做質(zhì)因數(shù)分解得到 p、q左痢，則需要很大的計(jì)算量靡羡。RSA 是比較經(jīng)典的非對稱加密算法，它的主要優(yōu)勢就是性能比較快俊性，但想獲得較高的加密強(qiáng)度略步，需要使用很長的密鑰。
  • ECC（橢圓加密算法定页，Elliptic Curve Cryptography）
    • ECC 是基于橢圓曲線的一個(gè)數(shù)學(xué)難題設(shè)計(jì)的趟薄。目前學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為，橢圓曲線的難度高于大質(zhì)數(shù)難題典徊，160 位密鑰的 ECC 加密強(qiáng)度竟趾，相當(dāng)于 1088 位密鑰的 RSA，比 RSA 所需的密鑰長度短宫峦。ECC 是目前國際上加密強(qiáng)度最高的非對稱加密算法岔帽。
• 存在問題：
  • 公鑰密碼雖然解決了密鑰配送的問題，但是存在以下問題：1导绷、性能問題犀勒，處理速度不到對稱加密的十分之一（使用混合加密的方式解決）；2妥曲、公鑰認(rèn)證問題（證書技術(shù)）

混合加密（HTTPS中SSL/TLS使用這種方式）

• 加密步驟（發(fā)送消息）

1. 首先贾费，消息發(fā)送者要擁有消息接收者的公鑰
2. 生成會(huì)話密鑰，作為對稱密碼的密鑰檐盟，加密消息
3. 用消息接收者的公鑰褂萧，加密會(huì)話密鑰
4. 將前2步生成的加密結(jié)果，一并發(fā)給消息接收者

會(huì)話密鑰（session key）
為本次通信隨機(jī)生成的臨時(shí)密鑰（偽隨機(jī)數(shù)生成器）
作為對稱密碼的密鑰葵萎，用于加密消息导犹，提高速度

• 發(fā)送出去的內(nèi)容包括

1. 用會(huì)話密鑰加密的消息（加密方法：對稱密碼）

2. 用公鑰加密的會(huì)話密鑰（加密方法：公鑰密碼）

   
   
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• 解密步驟（收到消息）

1. 消息接收者用自己的私鑰解密出會(huì)話密鑰

2. 再用第1步解密出來的會(huì)話密鑰唱凯，解密消息
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2. 單向散列函數(shù)（消息摘要函數(shù)、指紋谎痢、哈希函數(shù)）

• 單向函數(shù)（One-way Function）是正向計(jì)算容易磕昼，逆向運(yùn)算困難的函數(shù)。也就是說节猿，給定你一個(gè)輸入票从，你很容易計(jì)算出輸出；但是給定你一個(gè)輸出滨嘱，你卻很難計(jì)算出輸入是什么峰鄙。顧名思義，滿足“單向”和“散列”的特性

  
  
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• 特點(diǎn)
  1. 正向計(jì)算容易太雨，逆向運(yùn)算困難
  2. 運(yùn)算結(jié)果均勻分布吟榴，構(gòu)造碰撞困難（已知源數(shù)據(jù)和散列值，想找到一個(gè)具有相同值得數(shù)據(jù)非常困難）
  3. 給定的數(shù)據(jù)散列值是確定的躺彬，長度是固定的
• 常用算法
  • MD5（消息摘要算法煤墙，Message-Digest Algorithm 5）(不安全了)
  • SHA（安全散列算法，Secure Hash Algorithm）<目前流行SHA-256宪拥、SHA-384仿野、SHA-512>
• 解決什么問題？（應(yīng)用場景）

  1. 防止數(shù)據(jù)被篡改（校驗(yàn)數(shù)據(jù)完整性）

     
     
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  2. 口令密碼（密碼為散列值存儲而非明文存儲）

3. 數(shù)字簽名

• 基本概念

  • 數(shù)字簽名是解決如何能證明數(shù)據(jù)內(nèi)容沒有竄改她君，防止抵賴脚作。

• 數(shù)字簽名的實(shí)現(xiàn)原理

  • 把公鑰私鑰的用法反過來，之前是公鑰加密缔刹、私鑰解密球涛，現(xiàn)在是私鑰加密、公鑰解密校镐。
  • 因?yàn)樗借€只有消息發(fā)送者擁有亿扁，公鑰任何人都有消息接收者也有。
  • 用公鑰解密后比對一致就沒有被篡改

• 在數(shù)字簽名技術(shù)中鸟廓，有以下2種行為

  1. 生成簽名：由消息的發(fā)送者完成从祝，通過“簽名密鑰”生成
  2. 驗(yàn)證簽名：由消息的接收者完成，通過“驗(yàn)證密鑰”驗(yàn)證

• 簽名過程圖

  
  
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• 存在問題（無法解決的問題）

  • 要正確使用簽名引谜，前提是用于驗(yàn)證簽名的公鑰必須屬于真正的發(fā)送者

  • 如果遭遇了中間人攻擊牍陌，那么公鑰將是偽造的，數(shù)字簽名將失效

    
    
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  • 所以在驗(yàn)證簽名之前员咽，首先得先驗(yàn)證公鑰的合法性（真實(shí)性毒涧，沒被中間人攻擊）

    • 使用證書技術(shù)

4. 數(shù)字證書和CA

• 公鑰證書(Public-Key Certificate，PKC)記錄著個(gè)人信息(姓名贝室、組織契讲、郵箱地址等個(gè)人信息)和個(gè)人公鑰仿吞，并由認(rèn)證機(jī)構(gòu)(Certification Authority、Certifying Authority怀泊，CA)施加數(shù)字簽名茫藏。公鑰證書也簡稱為證書(certificate)误趴。

  
  
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• CA 怎么證明自己呢霹琼？

  • 信任鏈的問題。小一點(diǎn)的 CA 可以讓大 CA 簽名認(rèn)證凉当，但鏈條的最后枣申，也就是 Root CA（操作系統(tǒng)內(nèi)置），就只能自己證明自己了看杭，這個(gè)就叫“自簽名證書”（Self-Signed Certificate）或者“根證書”（Root Certificate）

    
    
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• 有了這個(gè)證書體系忠藤，操作系統(tǒng)和瀏覽器都內(nèi)置了各大 CA 的根證書，順著證書鏈（Certificate Chain）一層層地驗(yàn)證楼雹，直到找到根證書模孩，就能夠確定證書是可信的，從而里面的公鑰也是可信的

  5. iOS簽名機(jī)制

• iOS簽名機(jī)制的作用

  • 保證安裝到用戶手機(jī)上的APP都是經(jīng)過Apple官方允許的

• 不管是真機(jī)調(diào)試贮缅，還是發(fā)布APP榨咐，開發(fā)者都需要經(jīng)過一系列復(fù)雜的步驟

  1. 生成CertificateSigningRequest.certSigningRequest文件
  2. 獲得ios_development.cer\ios_distribution.cer證書文件
  3. 注冊device、添加App ID
     4.獲得*.mobileprovision文件

• 真機(jī)調(diào)試驗(yàn)證流程

  
  
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• 流程步驟：
  ①. Mac生成了一把公鑰和私鑰谴供；
  ②. Apple后臺存著私鑰块茁，每臺iOS設(shè)備內(nèi)置公鑰
  ⑤. 使用Mac的私鑰對APP進(jìn)行簽名，存放到APP包內(nèi)
  ③. 蘋果CA利用Apple的私鑰對Mac公鑰進(jìn)行認(rèn)證桂肌，并簽發(fā)證書 数焊，然后加上設(shè)備id...打包一起再使用Apple私鑰進(jìn)行一次簽名④，生成.mobileprovision文件
  驗(yàn)證操作：
  ⑥. 利用Apple公鑰驗(yàn)證③簽名崎场，驗(yàn)證通過證明Mac公鑰合法佩耳，就可以使用公鑰驗(yàn)證APP代碼沒被篡改。

• 從AppStore下載的應(yīng)用簽名驗(yàn)證流程

  • 從合法渠道下載的谭跨，省去了很多其他步驟
  • App Store 已經(jīng)完成了對 App 的驗(yàn)證（類似于上述測試包的驗(yàn)證過程）干厚。當(dāng) App 通過驗(yàn)證后，Apple Store 會(huì)對 App 進(jìn)行重新簽名饺蚊。重新簽名的內(nèi)容將不再包含 Provisioning Profile萍诱，最終的 ipa 文件也不包含它

  • 當(dāng)設(shè)備從 App Store 下載 App 時(shí)，會(huì)直接使用設(shè)備上的 CA 公鑰對 ipa 進(jìn)行簽名驗(yàn)證污呼。與上述測試包的簽名驗(yàn)證相比裕坊，正式包的簽名驗(yàn)證簡化了很多，因?yàn)橛幸徊糠烛?yàn)證工作已經(jīng)由 App Store 完成了

    
    
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• CertificateSigningRequest.certSigningRequest文件

  • 包含了開發(fā)者信息和Mac設(shè)備的公鑰

• ios_development.cer燕酷、ios_distribution.cer文件

  • 利用Apple后臺的私鑰籍凝，對Mac設(shè)備的公鑰進(jìn)行簽名后的 證書文件

• .mobileprovision

  • 利用Apple私鑰周瞎，對【.cer證書+devices+AppID+entitlements】進(jìn)行數(shù)字簽名

• P12文件：本地私鑰，可以導(dǎo)入到其他電腦（以前的在多臺電腦進(jìn)行真機(jī)調(diào)試）