常用的安全算法一般分为对称算法、非对称算法和散列算法。
1、对称算法
对称算法加密(也叫密钥加密)就是指加密和解密使用的是相同的密钥,对称算法加密强度非常高,一般破解不了。但存在一个很大的问题就是无法安全地生成和保管密钥。假如客户端软件和服务器之间每次会话都使用固定的,相同的密钥加密和解密,肯定存在很大的安全隐患。如果有人从客户端端获取到了对称密钥,整个内容就不存在安全性了,而且管理海量的客户端密钥也是一件很复杂的事情。
对称算法常用的包括:
DES(Data Encryption Standard):数据加密标准,速度较快,适用于加密大量数据的场合。
3DES(Triple DES):是基于DES,对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密,强度更高。
AES(Advanced Encryption Standard):高级加密标准,是下一代的加密算法标准,速度快,安全级别高。
2、非对称算法
非对称算法加密(也叫公钥加密)就是指加密和解密使用了不同的密钥,主要用于密钥交换。浏览器和服务器每次新建会话时都使用非对称密钥交换算法协商出对称密钥,使用这些对称密钥完成应用数据的加解密和验证,整个会话过程中的密钥只在内存中生成和保存,而且每个会话的对称密钥都不相同,中间者无法窃取。非对称密钥交换很安全,但同时也是 HTTPS 性能和速度严重降低的“罪魁祸首”。
对称算法常用的包括:
RSA:由 RSA 公司发明,是一个支持变长密钥的公共密钥算法,需要加密的文件块的长度也是可变的。
DSA(Digital Signature Algorithm):数字签名算法,是一种标准的 DSS(数字签名标准)。
ECC(Elliptic Curves Cryptography):椭圆曲线密码编码学。
3、散列算法
散列是信息的提炼,通常其长度要比信息小得多,且为一个固定长度。加密性强的散列一定是不可逆的,这就意味着通过散列结果,无法推出任何部分的原始信息。任何输入信息的变化,哪怕仅一位,都将导致散列结果的明显变化,这称之为雪崩效应。散列还应该是防冲突的,即找不出具有相同散列结果的两条信息。具有这些特性的散列结果就可以用于验证信息是否被修改。
散列算法常用的包括:
MD5(Message Digest Algorithm 5):是RSA数据安全公司开发的一种单向散列算法,非可逆,相同的明文产生相同的密文。
SHA(Secure Hash Algorithm):可以对任意长度的数据运算生成一个160位的数值;
4、加密算法的选择
根据系统实际情况来合理选择加密算法,才能保证系统的安全性,同时也不会影响系统的性能。列举的部分情况如下:
由于非对称加密算法的运行速度比对称加密算法的速度慢很多,当我们需要加密大量的数据时,建议采用对称加密算法,提高加解密速度。
对称加密算法不能实现签名,因此签名只能非对称算法。
由于对称加密算法的密钥管理是一个复杂的过程,密钥的管理直接决定着他的安全性,因此当数据量很小时,我们可以考虑采用非对称加密算法。
在实际的操作过程中,我们通常采用的方式是:采用非对称加密算法管理对称算法的密钥,然后用对称加密算法加密数据,这样我们就集成了两类加密算法的优点,既实现了加密速度快的优点,又实现了安全方便管理密钥的优点。
那采用多少位的密钥呢? RSA建议采用1024位的数字,ECC建议采用160位,AES采用128位。
5、安全算法的应用
保密通信:保密通信是密码学产生的动因。使用公私钥密码体制进行保密通信时,信息接收者只有知道对应的密钥才可以解密该信息。
数字签名:数字签名技术可以代替传统的手写签名,而且从安全的角度考虑,数字签名具有很好的防伪造功能。在政府机关、军事领域、商业领域有广泛的应用环境。
秘密共享:秘密共享技术是指将一个秘密信息利用密码技术分拆成n个称为共享因子的信息,分发给n个成员,只有k(k≤n)个合法成员的共享因子才可以恢复该秘密信息,其中任何一个或m(m≤k)个成员合作都不知道该秘密信息。利用秘密共享技术可以控制任何需要多个人共同控制的秘密信息、命令等。
认证功能:在公开的信道上进行敏感信息的传输,采用签名技术实现对消息的真实性、完整性进行验证,通过验证公钥证书实现对通信主体的身份验证。
密钥管理:密钥是保密系统中更为脆弱而重要的环节,公钥密码体制是解决密钥管理工作的有力工具;利用公钥密码体制进行密钥协商和产生,保密通信双方不需要事先共享秘密信息;利用公钥密码体制进行密钥分发、保护、密钥托管、密钥恢复等。
2.4.3 HTTPS协议
1、HTTPS概念
HTTPS(全称:Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer),是以安全为目标的HTTP通道,简单讲是HTTP的安全版。即HTTP下加入SSL层,HTTPS的安全基础是SSL,因此加密的详细内容就需要SSL。这个系统的最初研发由网景公司进行,提供了身份验证与加密通讯方法,现在它被广泛用于万维网上安全敏感的通讯,例如交易支付方面。
2、HTTPS和HTTP的区别
HTTP不需要证书,HTTPS需要到CA申请证书,一般免费证书很少,需要交费。
HTTP是超文本传输协议,信息是明文传输,HTTPS则是具有安全性的SSL加密传输协议。
HTTP和HTTPS使用的是完全不同的连接方式,用的端口也不一样,前者是80,后者是443。
HTTP的连接很简单,是无状态的;HTTPS是由SSL+HTTP协议构建的可进行加密传输、身份认证的网络协议,比HTTP协议安全。
3、SSL简介
SSL (Secure Socket Layer)为Netscape所研发,用以保障在Internet上数据传输之安全,利用数据加密(Encryption)技术,可确保数据在网络上之传输过程中不会被截取及窃听。它已被广泛地用于Web浏览器与服务器之间的身份认证和加密数据传输。SSL协议位于TCP/IP协议与各种应用层协议之间,为数据通讯提供安全支持。
SSL协议的握手过程:SSL 协议既用到了公钥加密技术又用到了对称加密技术,对称加密技术虽然比公钥加密技术的速度快,可是公钥加密技术提供了更好的身份认证技术。SSL 的握手协议非常有效的让客户和服务器之间完成相互之间的身份认证,其主要过程如下:
(1)客户端的浏览器向服务器传送客户端SSL 协议的版本号,加密算法的种类,产生的随机数,以及其他服务器和客户端之间通讯所需要的各种信息。
(2)服务器向客户端传送SSL 协议的版本号,加密算法的种类,随机数以及其他相关信息,同时服务器还将向客户端传送自己的证书。
(3)客户利用服务器传过来的信息验证服务器的合法性,服务器的合法性包括:证书是否过期,发行服务器证书的CA 是否可靠,发行者证书的公钥能否正确解开服务器证书的“发行者的数字签名”,服务器证书上的域名是否和服务器的实际域名相匹配。如果合法性验证没有通过,通讯将断开;如果合法性验证通过,将继续进行第四步。
(4)用户端随机产生一个用于后面通讯的“对称密码”,然后用服务器的公钥(服务器的公钥从步骤②中的服务器的证书中获得)对其加密,然后传给服务器。
(5)服务器用私钥解密“对称密码”,然后用其作为服务器和客户端的“通话密码”加解密通讯。同时在SSL 通讯过程中还要完成数据通讯的完整性,防止数据通讯中的任何变化。
(6)客户端向服务器端发出信息,指明后面的数据通讯将使用的步骤⑤中的主密码为对称密钥,同时通知服务器客户端的握手过程结束。
(7)服务器向客户端发出信息,指明后面的数据通讯将使用的步骤⑤中的主密码为对称密钥,同时通知客户端服务器端的握手过程结束。
(8)SSL 的握手部分结束,SSL 安全通道的数据通讯开始,客户和服务器开始使用相同的对称密钥进行数据通讯,同时进行通讯完整性的检验。
4、配置服务器端证书
为了能实施SSL,一个web服务器对每个接受安全连接的外部接口(IP 地址)必须要有相应的证书(Certificate)。关于这个设计的理论是一个服务器必须提供某种合理的保证以证明这个服务器的主人就是你所认为的那个人。这个证书要陈述与这个网站相关联的公司,以及这个网站的所有者或系统管理员的一些基本联系信息。
这个证书由所有人以密码方式签字,其他人非常难伪造。对于进行电子商务(e-commerce)的网站,或其他身份认证至关重要的任何商业交易,认证书要向大家所熟知的认证权威(Certificate Authority (CA))如VeriSign或Thawte来购买。这样的证书可用电子技术证明属实。实际上,认证权威单位会担保它发出的认证书的真实性,如果你信任发出认证书的认证权威单位的话,你就可以相信这个认证书是有效的。
在许多情况下,认证并不是真正使人担忧的事。系统管理员或许只想要保证被服务器传送和接收的数据是秘密的,不会被连接线上的偷窃者盗窃到。Java提供相对简单的被称为keytool的命令行工具,可以简单地产生“自己签名”的证书。自己签名的证书只是用户产生的证书,没有正式在大家所熟知的认证权威那里注册过,因此不能确保它的真实性。但却能保证数据传输的安全性。
结 论
JAVA分布式服务架构整合了许多JAVA中间件的技术,如何选择合适的技术并有效地将它们结合在一起,搭建出适合行业业务特点的高性能系统,已成为许多企业在搭建分布式系统的过程中正在或即将面临的现实问题。
实践证明,通过实现JAVA分布式服务架构,使系统性能和吞吐量有了很大提高,故障出现的概率大大减少,达到了高性能、高可用的目的。
希望通过对JAVA分布式服务架构技术在实践项目中的探索和研究,为企业在搭建分布式系统时提供有益的借鉴。
论JAVA分布式服务架构(八)由免费论文网(www.jaoyuw.com)会员上传。