密码学基础-身份认证

概述

书信的亲笔签名；公文、证书的印章起到了核准、认证的功能。
如前文密码学基础-数据加密所述，信息安全少不了身份认证的话题。只有认证了信息的来源，我们才能知道这条信息是否是正确的，合法的，安全可用的。

非对称加密技术实现身份认证

上节提到的非对称加密技术不仅可以用于实现实现机密性保护，还可以用于身份认证。
非对称加密体系依赖于一对密钥。其中一个为私钥private key，只有自己知道；另一个为公钥public key，可以分享给其他人。

用于机密性保护时，使用公钥进行加密，并且只能通过对应的私钥进行解密。
用于身份认证时，使用私钥对一段数据进行签名（对一段数据进行加密，比如对一段消息的 hash 做签名），对应的公钥进行签名认证（解密）。

这种认证方式，需要确保数据接收方的公钥一定与数据发送方的私钥进行匹配。即通信双方约定的这对私钥-公钥要正常。否则可能发生中间人攻击，导致安全风险。上节提到的 ECDSA、RSA 非对称加密算法均可以用于这种身份认证机制。

中间人攻击

中间人攻击是对私钥-公钥认证体系的一种安全威胁。其基本原理如下：
在这里插入图片描述

中间人截获了数据发送方要发给数据接收方的公钥1。
中间人生成自己的私钥-公钥对，即私钥2、公钥2。
中间人把自己的公钥2发送给数据接收方，伪装成正经的公钥1
这样中间人就可以冒充合法的通信双方，使用公钥1破解数据发送方的数据，使用私钥2对数据进行签名，冒名顶替合法的数据发送方，给数据接收方发送数据。

基于 CA 系统的身份认证

为了避免中间人攻击。实际的通信系统会建立 CA 认证。CA 的身份认证系统中，除了数据发送方、数据接收方，还有一个第三方的认证机构，称为 CA。
就像警察局一样，CA是负责管理证书（颁发、续期、吊销）的权威机构，是一个可信的第三方。很多城市都有自己的网络 CA 认证服务器，这通常不被普通的用户感知到，他们是通信代理商自动部署的。
让我们来看以下，CA 系统如何避免中间人攻击。

首先数据发送方向 CA 认证中心注册自己的公钥信息。CA 认证中心用自己的私钥签名公钥以及数据发送方的信息，生成对应的证书。以百度作为数据发送方为例：

证书中的内容包括：
数据接收方从 CA 中心申请一个根证书，内部含可信的CA中心认证证书。
数据发送方对 CA 证书+公钥进行签名，并发送给数据接收方
数据接收方拿到 CA 证书+公钥+签名后，先验证签名，然后上报 CA 证书+公钥到CA认证中心
CA 认证中心对公钥、CA 证书进行确认。以此判断此公钥的确来自已经在 CA 中心注册的、名字信息合法的数据发送方。
总之，第三方校验机构（CA认证中心）的私钥-公钥对，来增强通信双方的身份认证。这将在下面的 TLS 连接中详细了解。