TCP/IP协议——一文读懂数字摘要、数字签名，哆啦A梦特别版1.0（个人收藏学习笔记）

1.前言

最近无意中看到了阮一峰大佬的关于数字签名的一个翻译（数字签名是什么？，该篇文章的精髓在于评论内容），觉得对数字签名突然没有那么迷茫了，所以决定做一个学习笔记，以便以后回来查阅。

为了让自己对数字签名有一个深刻的理解，博主觉得以哆啦A梦的人物故事线（很多90后的青春回忆）来帮助自己理解。

2.哆啦A梦的一个小插曲

在讲解数字摘要和签名之前，我们先明确一下故事主线：

在未来的日子里，大雄和静香在一起了，并且两人时常会写信交流。

故事重要角色：

• 大雄
  

• 静香
  

• 胖虎
  

• 叮当猫
  

• 书信
  

2.1 大雄静香面对面交换书信

一开始，大雄和静香之间是直接面对面交换书信。

书信内容：静香，我昨天吃了一个不错的美食，下次带你去吧…(省略好几千字)

这个时候的书信内容还是明文（所谓明文就是别人一看就知道写了什么内容），任何人都可以看到内容写了什么。这个时候因为是面对面交换书信，所以不会存在有人会改动内容，安全级别高。

2.2 大雄要出远门，通过信箱传递书信

有一天，大雄要出一趟远门，需要在外面进修三个月。这个时候只能通过邮箱给静香发书信。

两人的通信方式如下：

书信的传递方向：

大雄 ——> 邮箱 ——> 静香

大雄写的书信先寄到静香家里的邮箱，静香再从家里邮箱去拿到书信内容。

2.3 胖虎出现，恶作剧修改书信内容

某一天，胖虎知道了两人的书信交流方式，想恶作剧一下两人。
恶作剧方式：

修改大雄的书信内容

此时，通信方式变成：

书信A内容：

大雄：静香，我最近很想你…(省略好几千字)

胖虎截获了书信A之后，把书信A改成了书信B，恶搞内容变成：

大雄：静香，我最近有点讨厌你…(省略好几千字)

在这里，大雄和静香并不知道胖虎恶作剧的事情，我们暂且把胖虎定义为“中间人***”。

于是，静香大发雷霆，对着哆啦A梦说着大雄的信件内容。哆啦A梦去跟大雄求证信件内容，大雄表示完全不是这篇内容。

至此，哆啦A梦得出了一个结论：有人在两人不知道的情况下修改了信件内容。

2.4 叮当猫百宝箱，书信摘要手电筒，书信摘要扫描仪

哆啦A梦从百宝箱中拿出两个神器。

• 书信摘要手电筒，这个神器给到大雄
  
  摘要手电筒的功能就是：大雄写完书信内容之后，用手电筒照一下书信内容，手电筒会把书信内容经过某种特殊处理之后生成一份摘要信息，再把摘要内容附在书信内容的最后面。
  并且，不能通过摘要去反推原文内容。
  
  
  书信摘要手电筒在这里就充当了特殊算法，对应我们技术上的Hash算法。
  什么叫做摘要呢？

小学上课，语文老师总喜欢叫我们在看完一篇课文之后写出文章的中心思想，这个中心思想就可以理解为文章摘要，我们可以通过文章内容来推出文章摘要，而不能反过来通过文章摘要推出整篇文章具体写了什么内容。

• 书信摘要扫描仪，这个神器给到静香
  
  书信摘要扫描仪工作原理：静香扫描书信内容，扫描仪会按照书信摘要手电筒的方式生成一份书信摘要B，再把生成的摘要B和原来信件里面自带的摘要A进行对比，如果一样，证明这份摘要就是由信件内容生成的。
  
  这个时候，通信模型变成：
  
  

胖虎就算恶搞了书信内容或或者随意修改摘要。恶搞后的信件在扫描仪这一关无法通过。

以上两种恶搞情况均无法骗过扫描检测仪。

2.5 胖虎再次出现，获得另一个书信摘要手电筒

没错，我胖虎又来了，胖虎得知了书信摘要手电筒这个秘密之后，又获得了另一个书信摘要手电筒（当然不要问我怎么得知怎么获得）。他通过 书信摘要手电筒 再次恶搞（两个书信摘要手电筒生成的摘要信息都可以通过扫描仪检测）。


以上情况可以欺骗扫描检测仪。
没错，于是，静香大发雷霆，对着哆啦A梦说着大雄的信件内容。哆啦A梦去跟大雄求证信件内容，大雄表示完全不是这篇内容。

至此，哆啦A梦得出了一个结论：有人在两人不知道的情况下修改了信件内容和摘要。

2.6 叮当猫百宝箱，书信摘要加密手电筒，书信摘要解密扫描仪

哆啦A梦从百宝箱中拿出两个神器。

• 书信摘要加密手电筒，这个神器给到大雄
  
  摘要加密手电筒的功能就是：大雄写完书信内容之后，用手电筒照一下书信内容，手电筒会把书信内容经过某种特殊处理之后生成一份摘要信息，再把摘要内容经过加密附在书信内容的最后面。加密的关键在于密钥，而且这个密钥只有大雄自己知道（这里技术上叫做私钥，私钥加密就只能公钥解密，公钥加密就只能私钥解密，不存在公钥加密公钥解密）。
  
  这里我们引入了一个概念：数字签名。
  什么叫做数字签名呢？

数字签名就是在数字摘要的基础上经过加密得到的一串密文。
这里会涉及到三大元素：数字摘要、密钥、加密算法。

• 书信摘要解密扫描仪，这个神器给到静香
  
  书信摘要扫描仪工作原理：静香扫描书信内容，扫描仪会按照书信摘要手电筒的方式生成一份书信摘要B，再把原来信件里面自带的签名A进行解密得到A1，再对比B和A1，如果一样，证明这份书信内容并没有被人动过手脚。

这个时候，通信模型变成：

这里需要注意几个东西：

• 大雄写完信件生成摘要之后会通过只有他自己知道的密钥（私钥，其他人无法得知）去加密生成数字签名。
• 静香拿到书信之后可以通过公钥去解密数字签名得到数字摘要。
• 胖虎拿到书信之后也可以通过公钥去解密数字签名得到数字摘要。
• 胖虎在恶搞内容时，就算通过公钥去加密数字摘要得到数字签名再附在书信上，静香拿到之后也无法通过公钥去解密出来。扫描仪会判断到信件被人改动过了。

胖虎就算恶搞了书信内容或或者修改数字签名。恶搞后的信件在解密扫描仪这一关无法通过。

至此，整个通信过程就变成安全多了。

3. 总结

本文博主只是通过哆啦A梦的一个想象故事去理解数字摘要、数字签名的概念。如有错误请指正。另外，读者需要了解几个概念：

• 数字摘要
• 数字签名
• Hash算法
• 公钥私钥、加密算法

以上几个概念都是SSL时需要提到的概念，希望不要混淆。

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