首先声明一下,这里所说的SSH,并不是Java传统的三大框架,而是一种建立在应用层和传输层基础上的安全外壳协议,熟悉Linux的朋友经常使用到一 个SSH Secure Shell Cilent的工具,本文也是基于此工具加密原理的学习,在SSH的加密原理中,使用到了RSA非对称加密算法,本文也一并做了学习和了解。
非对称加密算法
在日常的工作生产中, 我们经常需要进行数据的通讯,开发人员经常需要对数据进行加解密操作,以保证数据的安全。数据的加密算法非为对称加密和非对称加密两种,常用的DES、三 重DES、AES等都属于对称加密,即通过一个密钥可以进行数据的加解密,密钥一旦泄漏,传输的数据则不安全。
非对称加密算法的核心源于数学问题,它存在公钥和私钥的概念,要完成加解密操作,需要两个密钥同时参与。我们常说的“公钥加密,私钥加密”或“私钥加密, 公钥解密”都属于非对称加密的范畴,后文中讲到的RSA算法也一种典型的非对称加密算法。公钥加密的数据必须使用私钥才可以解密,同样,私钥加密的数据也 只能通过公钥进行解密。
相比对称加密,非对称加密的安全性得到了提升,但是也存在明显的缺点,非对称加解密的效率要远远小于对称加解密。所以非对称加密往往被用在一些安全性要求比较高的应用或领域中。
典型的RSA非对称加密
RSA加密算法是一种典型的非对称加密算法,它基于大数的因式分解数学难题,它也是应用最广泛的非对称加密算法,于1978年由美国麻省理工学院(MIT)的三位学着:Ron Rivest、Adi Shamir 和 Leonard Adleman 共同提出。
它的原理较为简单,我们假设有消息发送方A和消息接收方B,通过下面的几个步骤,我们就可以完成消息的加密传递:
由于公钥是消息发送方A暴露给消息接收方B的,所以这种方式也存在一定的安全隐患,如果公钥在数据传输过程中泄漏,则A通过私钥加密的数据就可能被解密。
如果要建立更安全的加密消息传递模型,需要消息发送方和消息接收方各构建一套密钥对,并分别将各自的公钥暴露给对方,在进行消息传递时,A通过B的公钥对数据加密,B接收到消息通过B的私钥进行解密,反之,B通过A的公钥进行加密,A接收到消息后通过A的私钥进行解密。
当然,这种方式可能存在数据传递被模拟的隐患,我们可以通过数字签名等技术进行安全性的进一步提升。由于存在多次的非对称加解密,这种方式带来的效率问题也更加严重。
SSH加密原理
在SSH安全协议的原理中, 是一种非对称加密与对称加密算法的结合,先看下图:
这里进行一下说明:
个人感觉,这样的设计在一定程度上提高了加解密的效率,不过,与客户端服务端各构建一套密钥对的加解密方式相比,在安全性上可能有所下降。在上面所述的通过口令进行加密的过程中,数据也是可以被窃听的,不过由于密钥是256个随机数字,有10的256次方中组合方式,所以破解难度也很大。相对还是比较安全的。服务端和客户端都提前知道了密钥,SSH的这种方式,服务端是通过解密获取到了密钥。
DH密钥交换算法
SSH的原理,是基于RSA非对称加密,RSA是基于大数的因式分解数学难题,下面要提到的DH密钥交换算法则是基于有限域上的离散对数难题。
DH算法是一种密钥协商算法,只用于密钥的分配,不用于消息的加解密。它提供了一种安全的交换密钥的方式,通过交换的密钥进行数据的加解密。就像SSH原理中,口令的交换,不过DH算法更安全。
我们举个例子来进行说明,假设有A、B两方,A作为发送者,B作为接收者。通过下面的几个步骤就可以构建出一个只属于双方的密钥口令,如下:
DH算法的产生是,对称加密向非对称加密的过度,为后续非对称加密的产生和发展奠定了基础。
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