前言
最近在開發(fā)關(guān)于PDF合同文檔電子簽章的功能，大概意思就是在一份PDF合同上簽名，蓋章，使其具有法律效應(yīng)。簽章有法律效應(yīng)必須滿足兩個(gè)條件：
- 能夠證明簽名，蓋章者是誰，無法抵賴
- PDF合同在簽章后不能被更改
在紙質(zhì)合同中，由于簽名字跡的不可復(fù)制性，蓋章的唯一性以及紙質(zhì)合同對(duì)涂改的防范措施（比如金額用大寫）可以保證上述兩點(diǎn)，從而具備法律效應(yīng)，那么PDF合同如何保障呢？?jī)蓚€(gè)重要的概念就是數(shù)字簽名和數(shù)字證書。這項(xiàng)技術(shù)廣泛運(yùn)用于文件認(rèn)證，數(shù)據(jù)傳輸?shù)取?br> 為了弄懂這些，我花了2天時(shí)間從加密算法開始，到數(shù)字簽名和CA證書，最后再重新認(rèn)識(shí)下https的原理。
非對(duì)稱加密
兩種算法：對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密。
- 對(duì)稱加密：加密和解密的密鑰一樣，比如用123加密就是用123解密，但是實(shí)際中密碼都是普通數(shù)據(jù)在互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)模@樣一點(diǎn)密碼被中間人截取并破解，加密直接被攻破。
- 非對(duì)稱加密：把密鑰分為公鑰和私鑰，公鑰是公開的所有人都可以認(rèn)領(lǐng)，私鑰是保密的只有一個(gè)人知道。假設(shè)A要發(fā)送一封Email給B，他不想讓任何其他人在傳輸中看到Email的內(nèi)容，做法就是使用B的公鑰對(duì)Email加密，只有B的私鑰能夠解密（B的私鑰唯一性保證信件不會(huì)泄露）。
某天出意外了，有黑客冒充A給B發(fā)送Email，并且也用B的公鑰加密，導(dǎo)致B無法區(qū)分這封郵件是否來自A。怎么辦？此時(shí)A可以用自己的私鑰加密，那么B收到郵件后如果用A的公鑰可以解密郵件，那么證明這封信肯定來自于A。
OK，通過這個(gè)例子我想你們基本明白非對(duì)稱加密了！我總結(jié)了下面幾點(diǎn)：
公鑰加密：對(duì)內(nèi)容本身加密，保證不被其他人看到。
私鑰加密：證明內(nèi)容的來源
公鑰和私鑰是配對(duì)關(guān)系，公鑰加密就用私鑰解密，反之亦然，用錯(cuò)的密鑰來嘗試解密會(huì)報(bào)錯(cuò)。
數(shù)字簽名
接著聊上面發(fā)郵件的例子，假設(shè)A用自己的私鑰對(duì)Email加密發(fā)送，這存在下面問題：
-
對(duì)文件本身加密可能是個(gè)耗時(shí)過程，比如這封Email足夠大，那么私鑰加密整個(gè)文件以及拿到文件后的解密無疑是巨大的開銷。
數(shù)字簽名可以解決這個(gè)問題：
1.A先對(duì)這封Email執(zhí)行哈希運(yùn)算得到hash值簡(jiǎn)稱“摘要”，取名h1
2.然后用自己私鑰對(duì)摘要加密，生成的東西叫“數(shù)字簽名”
3.把數(shù)字簽名加在Email正文后面，一起發(fā)送給B
（當(dāng)然，為了防止郵件被竊聽你可以用繼續(xù)公鑰加密，這個(gè)不屬于數(shù)字簽名范疇）
4.B收到郵件后用A的公鑰對(duì)數(shù)字簽名解密，成功則代表Email確實(shí)來自A，失敗說明有人冒充
5.B對(duì)郵件正文執(zhí)行哈希運(yùn)算得到hash值，取名h2
6.B 會(huì)對(duì)比第4步數(shù)字簽名的hash值h1和自己運(yùn)算得到的h2，一致則說明郵件未被篡改。
圖1.png
其實(shí)就是利用算法（不一定是非對(duì)稱算法）對(duì)原文hash值加密，然后附著到原文的一段數(shù)據(jù)。數(shù)字簽名的作用就是驗(yàn)證數(shù)據(jù)來源以及數(shù)據(jù)完整性！解密過程則稱為數(shù)字簽名驗(yàn)證。
幾點(diǎn)疑惑：
- 如果中間人同時(shí)篡改了Email正文和數(shù)字簽名，那B收到郵件無法察覺啊。
答案：數(shù)字簽名的生成需要對(duì)方私鑰，所以數(shù)字簽名很難被偽造。萬一私鑰泄漏了呢，不好意思，你私鑰都能弄丟了那這篇文章當(dāng)我白寫。（私鑰絕對(duì)保密不參與傳輸） - 公鑰是公開的并且可以自行導(dǎo)入到電腦，如果有人比如C偷偷在B的電腦用自己公鑰替換了A的公鑰，然后用自己的私鑰給B發(fā)送Email，這時(shí)B收到郵件其實(shí)是被C冒充的但是他無法察覺。
答案：確實(shí)存在這種情況！解決辦法就是數(shù)字證書
數(shù)字證書
上面第2點(diǎn)描述的安全漏洞根源就是A的公鑰很容易被替換！那么數(shù)字證書是怎么生成的呢？以及如何配合數(shù)字簽名工作呢？
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首先A去找"證書中心"（certificate authority，簡(jiǎn)稱CA），為公鑰做認(rèn)證。證書中心用自己的私鑰，對(duì)A的公鑰和一些相關(guān)信息一起加密，生成"數(shù)字證書"（Digital Certificate）：
圖2.png -
A在郵件正文下方除了數(shù)字簽名，另外加上這張數(shù)字證書
image.png B收到Email后用CA的公鑰解密這份數(shù)字證書，拿到A的公鑰，然后驗(yàn)證數(shù)字簽名，后面流程就和圖1的流程一樣了，不再贅述。
幾點(diǎn)疑惑：
- 假設(shè)數(shù)字證書被偽造了呢？
答案：是的，傳輸中數(shù)字證書有可能被篡改。因此數(shù)字證書也是經(jīng)過數(shù)字簽名的，上文說道數(shù)字簽名的作用就是驗(yàn)證數(shù)據(jù)來源以及數(shù)據(jù)完整性！B收到郵件后可以先驗(yàn)證這份數(shù)字證書的可靠性，通過后再驗(yàn)證數(shù)字簽名。 - 要是有1萬個(gè)人要給B發(fā)郵件，難道B要保存1萬份不同的CA公鑰嗎？
答案：不需要，CA認(rèn)證中心給可以給B一份“根證書”，里面存儲(chǔ)CA公鑰來驗(yàn)證所有CA分中心頒發(fā)的數(shù)字證書。CA中心是分叉樹結(jié)構(gòu)，類似于公安部->省公安廳->市級(jí)派出所，不管A從哪個(gè)CA分支機(jī)構(gòu)申請(qǐng)的證書，B只要預(yù)存根證書就可以驗(yàn)證下級(jí)證書可靠性。 - 如何驗(yàn)證根證書可靠性？
答案：無法驗(yàn)證。根證書是自驗(yàn)證證書，CA機(jī)構(gòu)是獲得社會(huì)絕對(duì)認(rèn)可和有絕對(duì)權(quán)威的第三方機(jī)構(gòu)，這一點(diǎn)保證了根證書的絕對(duì)可靠。如果根證書都有問題那么整個(gè)加密體系毫無意義。
舉個(gè)栗子
上面一直在說虛擬場(chǎng)景，下文舉個(gè)實(shí)際例子看看數(shù)字簽名+數(shù)字證書如何驗(yàn)證文件的來源，以及文件的完整性。比如下載文件：我們開發(fā)中一般是服務(wù)端給文件信息加上md5,客戶端下載完成后校驗(yàn)md5來判斷文件是否損壞，這個(gè)其實(shí)就是簡(jiǎn)單的校驗(yàn)機(jī)制，而很多正規(guī)企業(yè)比如google都會(huì)給官方軟件簽署數(shù)字簽名和證書，而windows已經(jīng)預(yù)置了很多CA根證書：
然后看下我之前從網(wǎng)上下載的Chrome.exe，右鍵屬性，通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊一步驗(yàn)證：
Google Inc就是google從CA中心申請(qǐng)的數(shù)字證書。這樣看來，這個(gè)軟件確實(shí)來源于google官方，并且文件完整。接下來我干點(diǎn)壞事，用notepad打開這個(gè)exe文件并且篡改里面的內(nèi)容（修改二進(jìn)制數(shù)據(jù)，09 改為33），保存：
再看下數(shù)字簽名還正常嗎？
文件被篡改導(dǎo)致數(shù)字簽名無效，數(shù)字證書沒有問題。
https簡(jiǎn)單介紹
數(shù)字簽名和數(shù)字證書可以用于文件，當(dāng)然也能用于html網(wǎng)頁數(shù)據(jù)。本人沒有https相關(guān)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，故不做深入探討只是簡(jiǎn)單介紹下。
- http的安全缺陷
- 無法驗(yàn)證服務(wù)端的身份
- 無法保證數(shù)據(jù)完整性
- 無法保證數(shù)據(jù)傳輸不被竊聽
而https就是專門解決這三個(gè)問題，https使用數(shù)字簽名+數(shù)字證書解決了前2個(gè)問題，很多大型網(wǎng)站比如baidu.com都會(huì)采用https協(xié)議，網(wǎng)址左側(cè)會(huì)出現(xiàn)綠色加鎖標(biāo)識(shí)：
點(diǎn)擊可以查看證書，另外瀏覽器都會(huì)內(nèi)置CA根證書，來對(duì)這些網(wǎng)站的服務(wù)器證書進(jìn)行校驗(yàn)。
然后，再用SSL協(xié)議對(duì)傳輸通道加密，保證數(shù)據(jù)傳輸不被竊聽，這個(gè)SSL加密原理分為很多步驟不在本文討論范圍。
