The Principle and Application of Encryption and Encode

彩虹表是一个用于加密散列函数逆运算的预先计算好的表，常用于破解加密过的密码散列。彩虹表常常用于破解长度固定且包含的字符范围固定的密码（如信用卡、数字等）。这是以空间换时间的典型实践，比暴力破解（Brute-force attack）使用的时间更少，空间更多；但与储存密码空间中的每一个密码及其对应的哈希值（Hash）实现的查找表相比，其花费的时间更多，空间更少。使用加盐的密钥派生函数可以使这种攻击难以实现。

哈希

sha256

应用场景：

数据校验：下载的时候MD5用于校验下载的完整性。

唯一标识：白名单验证邮箱的时候出于policy的要求，传输的是hash之后的值。

hash碰撞率计算泰勒公式

P2PKH

Pay-to-PubKey-Hash is the basic form of making a transaction and is the most common form of transaction on the Bitcoin network. Transactions that pay to a Bitcoin address contain P2PKH scripts that are resolved by sending the public key and a digital signature created by the corresponding private key.

ScriptPubKey= OP_DUP OP_HASH160 <Public KeyHash> OP_EQUAL OP_CHECKSIG
ScriptSig= <Signature> <Public Key>

Checking process:
我的理解：对签名和公钥依次执行这个操作：DUP公钥 hash160 结果与公钥hash比较然后比较栈顶

编码

base64

一种编码方式，将二进制数据在 radix-64 后用 ASCII 字符串的格式表示出来。无难点

MD5

签名。输入不定长度信息，输出固定长度128-bits的演算法。不可逆。

非对称加密

公钥负责加密，私钥负责解密；私钥负责签名，公钥负责验证。

签名

数字签名是一个带有密钥的消息摘要算法，这个密钥包括了公钥和私钥，用于验证数据完整性、认证数据来源和抗否认，遵循OSI参考模型、私钥签名和公钥验证。也是非对称加密算法和消息摘要算法的结合体。

数字摘要

CA证书颁布机构

加密

PBKDF2

密钥扩展。一种加密算法，将加salt的数据计算hash，如此遍历成千上万次提高破解难度，生成的derived key可以用于后续的操作。

PBKDF2 applies a pseudorandom function, such as hash-based message authentication code (HMAC), to the input password or passphrase along with a salt value and repeats the process many times to produce a derived key, which can then be used as a cryptographic key in subsequent operations. The added computational work makes password cracking much more difficult, and is known as key stretching.

ECC 椭圆曲线加密

椭圆曲线就是一组被 y2=x3+ax+b 定义的点集。其性质是取一条直线上的三点（这条直线和椭圆曲线相交），他们的总和等于0。这三点可以定义一个群，点为私钥，相加得到公钥，而公钥不能推算出私钥。

ECDSA

Elliptic Curve Digital Signature Algorithm 参考椭圆曲线签名方法

两个优点
1.在已知公钥的情况下，无法推导出该公钥对应的私钥。
2.可以通过某些方法来证明某人拥有一个公钥所对应的私钥，而此过程不会暴露关于私钥的任何信息。

ECDSA算法通过随机椭圆曲线方程的性质产生密钥，如Secp256k1。可以通过某些方法来证明某人拥有一个公钥所对应的私钥，而此过程不会暴露关于私钥的任何信息。

ECDSA不会对数据进行加密、或阻止别人看到或访问你的数据，它可以防止的是确保数据没有被篡改

Secp256k1

secp256k1 refers to the parameters of the elliptic curve used in Bitcoin’s public-key cryptography, and is defined in Standards for Efficient Cryptography (SEC) (Certicom Research, http://www.secg.org/sec2-v2.pdf). Currently Bitcoin uses secp256k1 with the ECDSA algorithm, though the same curve with the same public/private keys can be used in some other algorithms such as Schnorr.

RSA 非对称加密

RSA属于公钥加密算法中的一个重要应用。RSA加密算法由五个部分组成：

原文(Message)：需要加密的信息，可以是数字、文字、视频、音频等，用 M 表示。
密文(Ciphertext)：加密后得到的信息，用 C 表示。
公钥(Public Key)和私钥(Private Key)，用 PU 和 PR 表示。
加密算法(Encryption)：若 E(x) 为加密算法，加密过程可以理解为 C=E(M)根据原文和加密算法得到密文。
解密算法(Decryption)：若 D(x) 为解密算法，解密过程可以理解为 M=D(C) 根据密文和解密算法得到原文。

假设Alice和Bob要在网上进行加密通信，他们要怎么应用RSA来加密和解密信息呢？步骤如下：

随机选择两个不相同的素数 p,q 。
将 p,q 相乘，记为 n=p×q 。
计算 n 的欧拉函数φ(n) ，欧拉函数证明，当 p,q 为不相同的素数时， φ(n)=(p−1)(q−1) 。
随机选择一个整数 e ，满足两个条件： φ(n) 与 e 互质，且 1<e<φ(n) 。
计算 e 对于 φ(n) 的模反元素 d ，也就是说找到一个 d 满足 ed=1 mod φ(n) 。这个式子等价于 ed−1=kφ(n) ，实际上就是对于方程 ed−kφ(n)=1 求 (d,k) 的整数解。这个方程可以用扩展欧几里得算法求解。
最终把 (e,n) 封装成公钥， (d,n) 封装成私钥。

SSL数字证书、代码签名证书、文档签名以及邮件签名大多都采用RSA算法进行加密。

AES加密

Advanced Encryption Standard，高级加密标准

看起来就是经过很多轮的计算和替换

HMAC 2

In cryptography, an HMAC (sometimes expanded as either keyed-hash message authentication code or hash-based message authentication code) is a specific type of message authentication code (MAC) involving a cryptographic hash function and a secret cryptographic key. As with any MAC, it may be used to simultaneously verify both the data integrity and authenticity of a message.

通过一个标准算法，在计算哈希的过程中，把key混入计算过程中，用于验证一段数据是否有效。如SHA-512。

SHA512

一种利用hash的加密算法

DSA

Digital Signature Algorithm，DSA只是一种算法，和RSA不同之处在于它不能用作加密和解密，也不能进行密钥交换，只用于签名，所以它比RSA要快很多，其安全性与RSA相比差不多。DSA的一个重要特点是两个素数公开，这样，当使用别人的p和q时，即使不知道私钥，你也能确认它们是否是随机产生的，还是作了手脚。RSA算法却做不到。

a. 发送方使用SHA-1和SHA-2编码将发送内容加密产生的数字摘要；
b. 发送方用自己的专用密钥对摘要进行再次加密得到数字签名；
c. 发送方将原文和加密后的摘要传给接收方；
d. 接收方使用发送方提供的密钥对进行解密，同时对收到的内容用SHA-1/SHA-2编码加密产生同样的摘要；
e. 接收方再将解密后的摘要和d步骤中加密产生的摘要进行比对，如果两者一至，则说明传输过程的信息没有被破坏和篡改，否则传输信息则不安全。

应用

HTTPS

申请CA (Certification Authority)证书，如本网站的证书

客户端解析证书并对其进行验证，从服务器证书中取出服务器的公钥A。
客户端会生成一个对称密钥，用公钥A加密后发送给服务器
服务器在收到随机码 KEY 之后会使用私钥B将其解密。
服务器使用密钥 (随机码 KEY)对数据进行对称加密并发送给客户端，客户端使用相同的密钥 (随机码 KEY)解密数据。
双方使用对称加密传输所有数据。

CAS单点登录

单点登录就是多个系统，一次登录。比如baidu.com。只要你登录了baidu.com，百科、知道、经验、贴吧都会自动登录。

HTTP是无状态的协议，这意味着服务器无法确认用户的信息。于是就有了Cookie，cookie存在本地。Session存在服务器，依据Cookie来识别是否是同一个用户。单系统登录功能主要是用Session保存用户信息来实现的。而多系统的session是不共享的。

于是就有了SSO登录系统。其他子系统登录时，请求SSO（登录系统）进行登录，将返回的token写到Cookie中，下次访问时则把Cookie带上。

SSO系统生成一个token，并将用户信息存到Redis中，设置过期时间
其他系统请求SSO系统进行登录，得到SSO返回的token，写到Cookie中
每次请求时，Cookie都会带上，拦截器得到token，判断是否已经登录

首先，用户想要访问系统A受限的资源(比如说购物车功能，购物车功能需要登录后才能访问)，系统A发现用户并没有登录，于是重定向到sso认证中心，并将自己的地址作为参数。

SSO认证中心发现用户未登录，将用户引导至登录页面，用户进行输入用户名和密码进行登录，用户与认证中心建立全局会话（生成一份Token，写到Cookie中，保存在浏览器上）

随后，认证中心重定向回系统A，并把Token携带过去给系统A

接着，系统A去sso认证中心验证这个Token是否正确，如果正确，则系统A和用户建立局部会话（创建Session）。到此，系统A和用户已经是登录状态了。

其实SSO认证中心就类似一个中转站。

中间人攻击 & Charles抓包工具

攻击者与通讯的两端分别建立独立的联系，并交换其所收到的数据，使通讯的两端认为他们正在通过一个私密的连接与对方直接对话，但事实上整个会话都被攻击者完全控制。在中间人攻击中，攻击者可以拦截通讯双方的通话并插入新的内容。

Charles是我们常用的抓包工具。在手机/电脑上装上Charles的证书即可。其原理就是在客户端和服务器之间充当代理服务器，可以过滤、转发请求。

中间人攻击过程

客户端发送请求到服务端，请求被中间人截获。
服务器向客户端发送公钥。
中间人截获公钥，保留在自己手上。然后自己生成一个【伪造的】公钥，发给客户端。
客户端收到伪造的公钥后，生成加密hash值发给服务器。
中间人获得加密hash值，用自己的私钥解密获得真秘钥。同时生成假的加密hash值，发给服务器。
服务器用私钥解密获得假密钥。然后加密数据传输给客户端。

OAuth2

OAuth（Open Authorization，开放授权）是一个开放标准的授权协议，允许用户授权第三方应用访问他们存储在资源服务上受保护的信息，而不需要将用户名和密码提供给第三方应用。

步骤

（A）用户打开客户端以后，客户端要求用户给予授权。

（B）用户同意给予客户端授权。

（C）客户端使用上一步获得的授权，向认证服务器申请令牌。

（D）认证服务器对客户端进行认证以后，确认无误，同意发放令牌。

（E）客户端使用令牌，向资源服务器申请获取资源。

（F）资源服务器确认令牌无误，同意向客户端开放资源。

token

令牌（token）与密码（password）的作用是一样的，都可以进入系统，但是有几点差异。

（1）令牌是短期的，到期会自动失效，用户自己无法修改。密码一般长期有效，用户不修改，就不会发生变化。

（2）令牌可以被资源持有者撤销，会立即失效。以上例而言，我可以随时取消朋友的令牌，密码一般不允许被他人撤销。

（3）令牌有权限范围（scope），比如使用令牌只允许进入客厅，不允许进入卧室。对于网络服务来说，只读令牌比读写令牌更安全，而密码一般是完整权限。

OAuth四种授权模式

客户端必须得到用户的授权（authorization grant），才能获得令牌（access token）。OAuth 2.0 规定了四种获得令牌的流程，可以选择实际情况选择最适合的一种，向第三方应用颁发令牌。

授权码模式（authorization-code）：正宗方式，支持refresh_token
简化模式（implicit）: 为web浏览器应用设计，不支持refresh_token
密码模式（password）: 为遗留系统设计，支持refresh_token
客户端模式（client credentials）为后台api服务设计，不支持refresh_token

不管哪一种授权方式，第三方应用申请令牌之前，都必须先到系统备案，说明自己的身份，然后会拿到两个身份识别码：客户端 ID（client ID 用来标识第三方应用）和客户端密钥（client secret 用来进行安全加密）。这是为了防止令牌被滥用，没有备案过的第三方应用，是不会拿到令牌的。

MS OAuth 2.0 流程

弹出浏览器窗口，请求authorization code
用户授权，返回authorization code
用authorization code和client_id等请求OAuth bearer token
返回access_token和refresh_token
用access_token去call WebAPI

阿里云文档

参考2

MS文档

加密货币

创建账户

助记词如何保证没有重复？address的本质是一个64个字符的16进制串，通过助记词经过一系列计算映射到一个address，重复和直接穷举私钥hash没什么区别，概率是2²⁵⁶ 分之一，是不可能猜中的。

createWallet的流程
CreateKeyring 
    GenerateMnemonic : use bip39.c worldlist.c random.c bcrypt.h generate mnemonic
        GenerateRandom(entropy, entropy_size);
            mnemonic_from_bytes : use random number to generate mnemonic
    CreateKeyringInternal
        MnemonicToSeed 64
            DeriveKeyPbkdf2HmacSha512 : mnemonic as password, with salt and iterations to get derived_key
            Pbkdf2Core->BCryptDeriveKeyPBKDF2
    ConstructRootHDKey : with seed and kEthRootPath
            HDKey::GenerateFromSeed : use seed generate private_key_ and 
                HmacSha512 HmacCore
                将hash出来的值，一半用于private_key_，一半用于chain_code_
                GeneratePublicKey 
                    secp256k1_ec_pubkey_create secp256k1_ec_pubkey_serialize
            DeriveChildFromPath
                继续生成一个HDKey
GetAccountName
AddAccountForKeyring
    addAccounts
        DeriveChild bit operation generate child_key
        add child_key to accounts_
    getAccountPath like m/44'/{coin}
    getPublicKeyAndAddress
        GetUncompressedPublicKey secp256k1
        address FromPublicKey

如何恢复/导出账户？如何上链？

TPM

TPM文档

enclave

字面意思，飞地，一个国家内别的国家的领土。

我们做的事情，就是用c语言写一个dll，然后在其他进程中调用起来。

开发这个进程的过程，就是创建一个虚拟机，在虚拟机里为这个dll赋予权限，用exe文件去调用这个dll里的方法。

参考文档

MPC

安全多方计算/安全多签技术（Secure Multi-Party Computation）主要是针对在无可信第三方的情况下，如何安全地计算一个约定函数的问题。安全多方计算是电子投票、门限签名以及网上拍卖等诸多应用得以实践、落地的密码学基础。安全多方计算通常缩写为 SMPC 或者 MPC。

核心：既保留用户体验，又避免在线、离线或在物理设备中存储整个私钥(单点妥协)。

KEK

kek是KeyEncryptionKey的缩写。这个需求是把用户的助记词加密存储到MS的云端备份，支持增删查改。由于涉及到用户的助记词，所以加密程度很高。

助记词在edge客户端加密后传输
每次传输都需要先请求一个sharedKey。每个sharedKey只能用一次，用后销毁。
每次增删都需要用户登录两次。一次是登录微软的个人账号，另一次是登录Dropbox的账号。Dropbox是具体的、存文件的地方。
MFA还需要OAuth Token

加解密助记词和Nonce用到的算法：

sharedKey是用于Aes加密的密钥。客户端先传一个串到服务器端，服务器端再生成一个串用于AES加解密

private readonly ECCurve ecCurve = ECCurve.NamedCurves.nistP256;            
using ECDiffieHellman serverEcdh = ECDiffieHellman.Create(ecCurve);
var publicKey = serverEcdh.ExportSubjectPublicKeyInfo();

using ECDiffieHellman foreignPublic = ECDiffieHellman.Create(ecCurve);
            foreignPublic.ImportSubjectPublicKeyInfo(Convert.FromBase64String(clientPublicKeyBase64), out _);
var sharedKey = serverEcdh.DeriveKeyFromHash(foreignPublic.PublicKey, HashAlgorithmName.SHA256);

return (publicKey, sharedKey);

每次传输都需要base64编码

参考

pseudorandom function 伪随机

brute-force attacks 暴力破解

最后更新于 2023年1月4日 by qlili

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概念

哈希

盐（Salt）

彩虹表

哈希