我們在開發(fā)中常會遇到這種需求：通信的兩端需要傳輸安全級別較高的數(shù)據(jù)，這需要我們傳輸?shù)募用軘?shù)據(jù)既要難以破解，又要可逆的解密過程。哈希算法雖難以破解，但并非適用于通信中的加解密傳輸。這就需要基于秘鑰管理的加密技術(shù)了。對稱加密是最簡單快速的加密方式，所謂對稱加密，即加解密雙方都掌握相同的秘鑰，通過同一秘鑰完成加解密操作。常用的對稱加密算法有：
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Go標(biāo)準(zhǔn)庫中的加密相關(guān)包都有相應(yīng)的支持，下面我們來逐一演示：
所以要實現(xiàn)DES加密需要準(zhǔn)備如下要求：
以上，秘鑰和初始化向量值需要自己管理，末尾分組的填充算法和刪除算法需要自己實現(xiàn)。下面我們實現(xiàn)一個填充算法和刪除算法：
以上實現(xiàn)思路為：計算出最后一個分組需要填充的字節(jié)數(shù)(1-8)，并把這個數(shù)作為需要填充的占位符，再把填充后的分組與源數(shù)據(jù)拼接就得到待加密的字符串。
Go通過crypto/des包支持DES加密算法：
使用以上加解密方法：
以上就是Go 中DES的加解密實現(xiàn)，可見其加密的安全性依賴于秘鑰的管理，而且其只有64Bit的秘鑰長度在算力越來越高的現(xiàn)在已經(jīng)不夠安全了，這也是對稱加密的弱點，在實際的網(wǎng)絡(luò)項目中，秘鑰的分發(fā)需要依賴其他方式的配合。
對于DES秘鑰較弱的問題做了一些改進(jìn)，這就是三重DES加密算法，其原理與DES類似，唯一不同的是秘鑰從一組八字節(jié)變成三組二十四字節(jié)(192Bit)。其加密強(qiáng)度也和秘鑰設(shè)置相關(guān)，此處演示我們也用CBC分組模式，三重加密執(zhí)行順序分別為，加密-解密-加密。
為了兼容DES，只有當(dāng)秘鑰一組和秘鑰二組相同時，3DES其加密安全性和DES相同，其余秘鑰的分組設(shè)置都是三重DES加密。
使用以上加解密方法：
隨著時代的發(fā)展，DES和3DES于現(xiàn)今的算力和性能要求來說已經(jīng)逐漸落伍，為了適應(yīng)更高的安全性和性能需要，業(yè)界采用的一種區(qū)塊加密標(biāo)準(zhǔn)。這個標(biāo)準(zhǔn)用來替代原先的DES，已經(jīng)被多方分析且廣為全世界所使用。這就是AES對稱加密算法，在現(xiàn)今的項目開發(fā)中，建議使用這種加密方式。
AES的基本要求是，采用對稱分組密碼體制，密鑰的長度最少支持為128、192、256，分組長度128位。
所以要實現(xiàn)AES加密需要準(zhǔn)備如下要求：
Go通過crypto/aes包支持DES加密算法：
以上，其用法和DES差不多，只不過秘鑰管理稍微不同而已。
橢圓曲線密碼學(xué)(英語:Elliptic curve cryptography，縮寫為 ECC)，一種建立公開密鑰加密的算法，基于橢圓曲線數(shù)學(xué)。橢圓曲線在密碼學(xué)中的使用是在1985年由Neal Koblitz和Victor Miller分別獨立提出的。
ECC的主要優(yōu)勢是在某些情況下它比其他的方法使用更小的密鑰——比如RSA加密算法——提供相當(dāng)?shù)幕蚋叩燃壍陌踩?/p>
橢圓曲線密碼學(xué)的許多形式有稍微的不同，所有的都依賴于被廣泛承認(rèn)的解決橢圓曲線離散對數(shù)問題的 困難性上。與傳統(tǒng)的基于大質(zhì)數(shù)因子分解困難性的加密方法不同，ECC通過橢圓曲線方程式的性質(zhì)產(chǎn)生密鑰。
ECC 164位的密鑰產(chǎn)生的一個安全級相當(dāng)于RSA 1024位密鑰提供的保密強(qiáng)度，而且計算量較小，處理速度 更快，存儲空間和傳輸帶寬占用較少。目前我國 居民二代身份證 正在使用 256 位的橢圓曲線密碼，虛擬 貨幣 比特幣 也選擇ECC作為加密算法。
具體算法詳解參考:
本系列文章包含以下內(nèi)容
本系列文章中大寫 C 統(tǒng)一表示客戶端，大寫 S 表示服務(wù)器端。
定義摘自維基百科。
完整性保障很容易理解， C (客戶端)與 S (服務(wù)器端)通信，客戶端發(fā)出信息[ 轉(zhuǎn)10000給張三 ]，經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳輸后，由于網(wǎng)絡(luò)丟包變成了[ 轉(zhuǎn)100塊給張三 ]，客戶端估計會被張三揍哭。因此服務(wù)端（收到信息的一方）需要保證收到的信息確實一絲一毫都沒變。這就是完整性。
保證完整性通常通過哈希值來實現(xiàn)。比如我們可以設(shè)計一種弱雞的算法,計算字?jǐn)?shù)的個數(shù)作為哈希，那么信息變成了[ 轉(zhuǎn)10000塊給張三，10 ]，其中10就是哈希值，那么如果服務(wù)端收到的信息是[ 轉(zhuǎn)100塊給張三，10 ]，服務(wù)端檢查到哈希值不正確就知道消息在傳輸過程中發(fā)生了錯誤。然而如果信息變成了[ 轉(zhuǎn)20000塊錢給張三，10 ]，這個弱雞算法就不能幫助服務(wù)器檢查到這個錯誤。因此哈希算法基礎(chǔ)的要求就是碰撞（給定信息1，構(gòu)造另一段信息2，使得2的哈希值與1相等）的難度。
什么是安全性呢？
安全性包含兩個方面，假定 C 是你， S 是你女朋友。 S 給 C 發(fā)信息[ 給我打10000塊 ]。 C 的第一反應(yīng)是什么？是確認(rèn) S 真的是你女朋友。因此安全性的第一個方面是確定雙方的通信身份。
假如 C 想給 S 回復(fù)[ 今晚XXXX不可描述 ]， C 需要確認(rèn)什么？一定是這段信息沒人在竊聽。這就是安全性的第二個方面。
如何解決第一個問題：C和S如何確定 你真的是你 ? 在 C 和 S 互為男女朋友的情況下，C可以和S約定一下暗號，比如 天王蓋地虎 對 小雞燉蘑菇 ，在每次通信之前先對一下暗號。
如果只有C和S通信，約定暗號自然是可行的。但是如果C或者S不只一個呢。比如有C1，C2，那么如果用同樣的暗號，C2知道暗號是什么后就可以欺騙S說自己是C1。如果都約定不同的暗號，那么假如有C1，C2，... ,C10000,那么就有S就需要記住10000個暗號，并且每新來一個C，就需要多記住一個暗號。
S表示，太累了?！敖o你們一段我的手寫體吧，以后你們驗證筆跡一樣就能確定我是我了”
"筆跡，太容易偽造了吧！"， 數(shù)學(xué)表示，"是時候看我展現(xiàn)真正的實力了！"
困難問題在數(shù)學(xué)中通常是"討厭"的存在，數(shù)學(xué)家們會窮盡畢生去解決。密碼學(xué)卻是數(shù)學(xué)中的一個有趣的分支，它反其道而行之，核心是去證明某個問題是困難的。什么是困難問題？民科定義就是在 現(xiàn)有的公開的數(shù)學(xué) 下，要解決這個問題得花成百上千年。專業(yè)術(shù)語表達(dá)是 NP問題 ，或者從安全意義上說 解決這個問題獲得的利益小于解決問題付出的代價 。
"嘿嘿嘿，這道題你們做不出來，但是我有后門，我會做"。加密算法站了出來。
先用 非對稱加密 (加密密鑰和解密密鑰不相同)來解決 你真的是你 這個問題。
在非對稱算法中，有兩個密鑰，一個是公鑰，一個私鑰。通常情況下私鑰自己留著，公鑰給對外公開。私鑰加密后的信息，公鑰可以解密還原內(nèi)容。 由公鑰以及已經(jīng)發(fā)生過的加密解密信息推算出私鑰是一個困難問題 。
我們來嘗試構(gòu)造一個弱雞的非對稱算法，并假裝它是一個困難問題。
這個算法是這樣的，假定我們發(fā)出的信息只能是[1，2，3，4，5，...,10], 公鑰是10。并且我們自己保留私鑰7。加密算法是 (x+7)%17, 解密算法是 （x+10）%17。我們假裝通過10和已經(jīng)發(fā)生過的加解密的過程無法推算出私鑰7。
由于((x+7)%17+10)%17 = x, 比如對信息5加密，用私鑰7加密5+7=12，用公鑰10解密（12+10）%17=22%17=5， 就可以將信息還原。
有了這個算法，C需要驗證S的身份只需要說一句，“嘿，6加密后的數(shù)據(jù)是什么”，S算了以下回復(fù)，“13”，客戶端用公鑰運算（13+10）%17果然是6，就可以快樂的回應(yīng)，“來啦，老弟！”
在上面的場景中，有了非對稱密鑰算法，S可以換成說，“我的公鑰放在網(wǎng)上了，你們自己去拿，拿好以后，以后驗證我私鑰加密過的信息解密后就確認(rèn)我是我了”。(注：這里不談及CA及信任鏈，默認(rèn)C拿到證書后可以確認(rèn)這個證書確實是S的證書)
如何解決第二個問題：C和S如何確保通信沒有被竊聽，或者即使被竊聽也不能聽懂內(nèi)容究竟是什么？
在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，保證第一條是不可能的，公開網(wǎng)絡(luò)中任何一個節(jié)點都有可能被抓包解析。非對稱加密通過私鑰加密信息在網(wǎng)上傳輸可以應(yīng)對這個問題。但這樣做有兩個缺點：一個是非對稱加密通常相對比較慢，第二個問題是雖說非對稱加密是安全的，但架不住老是拿同樣的公鑰私鑰來傳輸大量的信息，這樣做會破壞它的安全性。因此，通常會選擇使用用公鑰溝通，得出一個在一次對話過程中使用的對稱加密（公鑰和私鑰相同）的密鑰來(密鑰交換協(xié)議)，并在之后的通信中使用對稱加密算法來加密傳輸內(nèi)容，來保證傳輸過程的安全性。
對稱加密容易理解，這里不做多談。
注意：以上簡介均非規(guī)范描述，只是以簡化的形式來描述網(wǎng)絡(luò)通信面臨的安全問題以及解決的方法。
簡介中提到的對稱加密算法，非對稱加密算法，和沒有提及的如何在一次會話中采用安全的協(xié)議來溝通出對稱密鑰，均可以在 維基百科 上找到相應(yīng)的介紹。
對稱加密有非常好的安全性，其加解密計算的性能也較高，但其有兩個重要缺點：
在如今開放的信息社會，秘鑰的管理愈加困難，非公開的秘鑰機(jī)制雖然破解較難，但還是有遭到攻擊的可能性，由于對稱加密需要加解密雙方共同握有私鑰，所有生成秘鑰的一方必須分發(fā)給另一方才能進(jìn)行安全通行，這就難免秘鑰在網(wǎng)絡(luò)中傳輸，網(wǎng)絡(luò)是不可靠的，其有可能被攔截或篡改。于是就產(chǎn)生了公開秘鑰體制，即服務(wù)方根據(jù)特定算法產(chǎn)生一對鑰匙串，自己持有私鑰小心保存，而公鑰公開分發(fā)，在通信中，由公鑰加密進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸，而傳輸?shù)男畔⒅荒苡伤借€解密，這就解決了秘鑰分發(fā)的問。公開秘鑰體制就是非對稱加密，非對稱加密一般有兩種用途：
如今的非對稱加密比較可靠的有RSA算法和ECC算法（橢圓曲線算法），RSA的受眾最多，但近年來隨著比特幣、區(qū)塊鏈的興起，ECC加密算法也越來越受到青睞。下面我們先介紹一下RSA加密算法的使用，ECC我們下一講展開。
公鑰密碼體系都是要基于一個困難問題來保證其安全性的，RSA是基于大數(shù)分解，將一個即使是計算機(jī)也無能為力的數(shù)學(xué)問題作為安全壁壘是現(xiàn)代密碼學(xué)的實現(xiàn)原理。講述這類數(shù)學(xué)問題需要龐雜的數(shù)論基礎(chǔ)，此相關(guān)部分在此不再展開，感興趣的請出門右拐搜索歐幾里得證明、歐拉函數(shù)等數(shù)論部分知識。
Go標(biāo)準(zhǔn)庫中crypto/rsa包實現(xiàn)了RSA加解密算法，并通過crypto/x509包實現(xiàn)私鑰序列化為ASN.1的DER編碼字符串的方法，我們還使用編解碼包encoding/pem（實現(xiàn)了PEM數(shù)據(jù)編碼，該格式源自保密增強(qiáng)郵件協(xié)議，目前PEM編碼主要用于TLS密鑰和證書。）將公私鑰數(shù)據(jù)編碼為pem格式的證書文件。
使用以上加解密方法：
重慶分公司
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