计算机基础知识点：加密技术。
加密方法
加密方法分两大类：
- 单钥加密（private key cryptography）：加密和解密过程都用同一套密码
- 双钥加密（public key cryptography）：加密和解密过程用的是两套密码
历史上，人类传统的加密方法都是前一种，比如二战期间德军用的Enigma电报密码。莫尔斯电码也可以看作是一种单钥加密方法。
在单钥加密的情况下，密钥只有一把，所以密钥的保存变得很重要，一旦密钥泄漏，密码也就被破解。在双钥加密的情况下，密钥有两把，一把是公开的 公钥，还有一把是不公开的 私钥。（注意此处 公私 和开始处 private public 字眼的混淆）
目前，通用的单钥加密算法为DES（Data Encryption Standard），通用的双钥加密算法为RSA（ Rivest-Shamir-Adleman），都产生于上个世纪70年代。
下面主要介绍后一种。
双钥加密的原理如下：
- 公钥和私钥是 一一对应 的关系，有一把公钥就必然有一把与之对应的、独一无二的私钥，反之亦成立。
- 所有的（公钥, 私钥）对都是不同的。
- 用公钥可以解开私钥加密的信息，反之亦成立。
- 同时生成公钥和私钥应该相对比较容易，但是从公钥推算出私钥，应该是很困难或者是不可能的。
- 在双钥体系中，公钥用来加密信息，私钥用来 数字签名。
因为任何人都可以生成自己的（公钥，私钥）对，所以为了防止有人散布伪造的公钥骗取信任，就需要一个 可靠的第三方机构 来生成经过认证的（公钥，私钥）对。比如，之前世界上最主要的数字服务认证商是位于美国加州的Verisign公司，它的主要业务就是分发RSA 数字证书。
数字签名（digital signature）和数字证书（digital certificate）
以下用一个小例子解释：
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这里要强调的是，只要鲍勃的私钥不泄露，这封信就是安全的，即使落在别人手里，也无法解密。
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由此证明，这封信确实是鲍勃发出的。
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如果两者一致，就证明这封信未被修改过。
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复杂的情况出现了。道格想欺骗苏珊，他偷偷使用了苏珊的电脑，用自己的公钥换走了鲍勃的公钥。此时，苏珊实际拥有的是道格的公钥，但是还以为这是鲍勃的公钥。因此，道格就可以冒充鲍勃，用自己的私钥做成”数字签名”，写信给苏珊，让苏珊用假的鲍勃公钥进行解密。
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后来，苏珊感觉不对劲，发现自己无法确定公钥是否真的属于鲍勃。她想到了一个办法，要求鲍勃去找 “证书中心”（certificate authority，简称CA），为公钥做认证。证书中心用自己的私钥，对鲍勃的公钥和一些相关信息一起加密，生成 “数字证书”（Digital Certificate）。
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鲍勃拿到数字证书以后，就可以放心了。以后再给苏珊写信，只要在签名的同时，再附上数字证书就行了。
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苏珊收信后，用CA的公钥解开数字证书，就可以拿到鲍勃真实的公钥了，然后就能证明”数字签名”是否真的是鲍勃签的。
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最后，我们看一个应用”数字证书”的实例：https协议。这个协议主要用于网页加密。
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客户端（浏览器）的”证书管理器”，有”受信任的根证书颁发机构”列表。客户端会根据这张列表，查看解开数字证书的公钥是否在列表之内。
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如果数字证书记载的网址，与你正在浏览的网址不一致，就说明这张证书可能被冒用，浏览器会发出警告。
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如果这张数字证书不是由受信任的机构颁发的，浏览器会发出另一种警告。
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如果数字证书是可靠的，客户端就可以使用证书中的服务器公钥，对信息进行加密，然后与服务器交换加密信息。
Linux 的 SSH
SSH 是每一台 Linux 电脑的标准配置。随着Linux设备从电脑逐渐扩展到手机、外设和家用电器，SSH 的使用范围也越来越广。不仅程序员离不开它，很多普通用户也每天使用。
SSH 具备多种功能，可以用于很多场合。有些事情，没有它就是办不成。
什么是 SSH ？
最早的时候，互联网通信都是明文通信，一旦被截获，内容就暴露无疑。1995年，芬兰学者 Tatu Ylonen 设计了 SSH 协议，将登录信息全部加密，成为互联网安全的一个基本解决方案，迅速在全世界获得推广，目前已经成为 Linux 系统的标准配置。
SSH 是一种网络协议，用于计算机之间的加密登录。如果一个用户从本地计算机，使用 SSH 协议登录另一台远程计算机，我们就可以认为，这种登录是安全的，即使被中途截获，密码也不会泄露。
需要指出的是，SSH 只是一种协议，存在多种实现，既有商业实现，也有开源实现。此处针对的实现是 OpenSSH，它是自由软件，应用非常广泛。（另外，此处只讨论 SSH 在 Linux Shell 中的用法。如果要在 Windows 系统中使用 SSH，会用到另一种软件 PuTTY）
基本用法
SSH 主要用于远程登录。假定你要以用户名 user，登录远程主机 host，只要一条简单命令就可以了。
1 | $ ssh user@host |
如果本地用户名与远程用户名一致，登录时可以省略用户名。
1 | $ ssh host |
SSH的默认端口是22，也就是说，你的登录请求会送进远程主机的22端口。使用 p 参数，可以修改这个端口。
1 | $ ssh -p 2222 user@host |
上面这条命令表示，ssh直接连接远程主机的2222端口。
中间人攻击
SSH 之所以能够保证安全，原因在于它采用了公钥加密。整个过程是这样的：
- 远程主机收到用户的登录请求，把自己的公钥发给用户。
- 用户使用这个公钥，将登录密码加密后，发送回来。
- 远程主机用自己的私钥，解密登录密码，如果密码正确，就同意用户登录。
这个过程本身是安全的，但是实施的时候存在一个风险：如果有人截获了登录请求，然后冒充远程主机，将伪造的公钥发给用户，那么用户很难辨别真伪。因为 不像 https 协议，SSH 协议的公钥是没有证书中心（CA）公证 的，也就是说，都是自己签发的。可以设想，如果攻击者插在用户与远程主机之间（ 比如在公共的wifi区域 ），用伪造的公钥，获取用户的登录密码。再用这个密码登录远程主机，那么 SSH 的安全机制就荡然无存了。这种风险就是著名的”中间人攻击”（Man-in-the-middle attack）。
SSH 协议是如何应对的呢？
口令登录
如果你是第一次登录对方主机，系统会出现下面的提示：
1 | $ ssh user@host |
这段话的意思是，无法确认 host 主机的真实性，只知道它的公钥指纹，问你还想继续连接吗？
所谓”公钥指纹”，是指公钥长度较长（这里采用 RSA 算法，长达1024位），很难比对，所以对其进行 MD5 计算，将它变成一个128位的指纹。上例中是 98:2e:d7:e0:de:9f:ac:67:28:c2:42:2d:37:16:58:4d，再进行比较，就容易多了。
很自然的一个问题就是，用户怎么知道远程主机的公钥指纹应该是多少？回答是没有好办法，远程主机必须在自己的网站上贴出公钥指纹，以便用户自行核对。
假定经过风险衡量以后，用户决定接受这个远程主机的公钥。
1 | Are you sure you want to continue connecting (yes/no)? yes |
系统会出现一句提示，表示host主机已经得到认可。
1 | Warning: Permanently added 'host,12.18.429.21' (RSA) to the list of known hosts. |
然后，会要求输入密码。
1 | Password: (enter password) |
如果密码正确，就可以登录了。
当远程主机的公钥被接受以后，它就会被保存在文件 $HOME/.ssh/known_hosts 之中。下次再连接这台主机，系统就会认出它的公钥已经保存在本地了，从而跳过警告部分，直接提示输入密码。
每个 SSH 用户都有自己的 known_hosts 文件，此外系统也有一个这样的文件，通常是 /etc/ssh/ssh_known_hosts，保存一些对所有用户都可信赖的远程主机的公钥。
公钥登录
使用密码登录，每次都必须输入密码，非常麻烦。好在 SSH 还提供了公钥登录，可以省去输入密码的步骤。
所谓”公钥登录”，原理很简单，就是 用户将自己的公钥储存在远程主机上。登录的时候，远程主机会向用户发送一段随机字符串，用户用自己的私钥加密后，再发回来。远程主机用事先储存的公钥进行解密，如果成功，就证明用户是可信的，直接允许登录 shell，不再要求密码。
这种方法要求 用户必须提供自己的公钥。如果没有现成的，可以直接用 ssh-keygen 生成一个：
1 | $ ssh-keygen |
运行上面的命令以后，系统会出现一系列提示，可以一路回车。其中有一个问题是，要不要对私钥设置口令（passphrase），如果担心私钥的安全，这里可以设置一个。
运行结束以后，在 $HOME/.ssh/ 目录下，会新生成两个文件：id_rsa.pub 和 id_rsa。前者是你的公钥，后者是你的私钥。
这时再输入下面的命令，将公钥传送到远程主机host上面：
1 | $ ssh-copy-id user@host |
好了，从此你再登录，就不需要输入密码了。
如果还是不行，就打开远程主机的 /etc/ssh/sshd_config 这个文件，检查下面几行前面”#”注释是否取掉。
1 | RSAAuthentication yes |
然后，重启远程主机的ssh服务。
1 | // ubuntu系统 |
authorized_keys文件
远程主机将用户的公钥，保存在登录后的用户主目录的 $HOME/.ssh/authorized_keys 文件中。公钥就是一段字符串，只要把它追加在 authorized_keys 文件的末尾就行了。
这里不使用上面的 ssh-copy-id 命令，改用下面的命令，解释公钥的保存过程：
1 | $ ssh user@host 'mkdir -p .ssh && cat >> .ssh/authorized_keys' < ~/.ssh/id_rsa.pub |
这条命令由多个语句组成，依次分解开来看：
- “$ ssh user@host”，表示登录远程主机；
- 单引号中的 mkdir .ssh && cat >> .ssh/authorized_keys，表示登录后在远程 shell 上执行的命令；
- “$ mkdir -p .ssh”的作用是，如果用户主目录中的 .ssh 目录不存在，就创建一个；
- ‘cat >> .ssh/authorized_keys’ < ~/.ssh/id_rsa.pub 的作用是，将本地的公钥文件 ~/.ssh/id_rsa.pub，重定向追加到远程文件 authorized_keys 的末尾。
写入 authorized_keys 文件后，公钥登录的设置就完成了。
说明
本文参考 阮一峰博客 整理。
