背景：

项目上需要对接外部银行，涉及到服务器、数字证书、加解密算法等方面的内容，结合开发经历，做一个总结分享。

整体流程可以概括为：依次搞定服务器证书、企业证书，申请加解密的密钥，按照报文协议、加解密算法对接。

SSL/TLS 和服务器证书的重要性

在现代互联网通信中，SSL/TLS协议和服务器证书是确保数据传输安全的重要工具。它们能够有效防止数据在客户端和服务器之间的传输过程中被窃听、篡改或伪造，保护通信的隐私性和完整性。

1. SSL/TLS 协议概述

SSL（Secure Sockets Layer）和其后继者TLS（Transport Layer Security）是广泛使用的网络安全协议，主要用于：

• 数据加密：确保数据传输的隐私性。

• 身份认证：验证通信双方的身份。

• 数据完整性：防止数据被篡改。

随着TLS的发展，目前TLS 1.3成为主流协议，提供更高的安全性和更简洁的握手流程。

2. SSL/TLS 握手过程

在SSL/TLS握手过程中，客户端和服务器会进行一系列的信息交换，以协商加密算法、生成密钥等。这个过程通常包括以下步骤：

• 客户端发起连接：客户端向服务器发送一个“hello”消息，包含客户端支持的SSL/TLS版本和加密套件。

• 服务器响应：服务器回应一个“hello”消息，选择一个加密套件，并发送其证书。

• 客户端验证证书：客户端验证服务器的证书，确保其有效性和可信度。

• 密钥交换：使用选定的加密算法（如RSA、ECDHE等），客户端和服务器交换密钥材料，生成会话密钥。

• 加密通信：使用会话密钥，客户端和服务器开始加密通信。

3. SSL/TLS 的常用算法

SSL/TLS协议结合了多种密码学算法，为安全通信提供全面保障。

3.1 对称加密算法

• AES（高级加密标准）：支持多种密钥长度（128位、192位、256位），性能与安全性优异。

• ChaCha20：一种高效且安全的对称加密算法，特别适合移动设备。

3.2 非对称加密算法

• RSA：传统的公钥加密算法，广泛用于数字证书和密钥交换。

• ECC（椭圆曲线密码学）：相比RSA，提供同等安全性的同时密钥更短，效率更高。

3.3 哈希算法

• SHA-256：确保数据完整性，广泛用于数字签名。

3.4 密钥交换算法

• ECDHE：基于椭圆曲线的密钥交换协议，支持前向安全性。

4. 服务器证书

4.1 定义

服务器证书是一种用于加密通信的安全凭证，用于验证服务器身份并确保与客户端之间的通信是受保护的。它是由权威的证书颁发机构（CA）或者自签名证书来签发的，其中包含了服务器的公钥以及与该公钥相关联的标识信息。

4.2 作用

HTTPS 中的“S” 指的是“Secure（安全）”，它代表着在 HTTP 协议之上使用了 SSL/TLS 加密通信。而服务器证书则是用于建立安全通信的重要组成部分。

在建立 HTTPS 连接时，客户端和服务器之间的通信将会通过 SSL/TLS 加密来保护数据的安全性。而服务器证书则是用于验证服务器身份，并协商加密参数的一种机制。当客户端发起连接请求时，服务器会将自己的证书发送给客户端，客户端通过验证服务器证书的合法性，确认连接的目标身份，并且利用服务器证书中的公钥来建立安全通信所需的加密参数。

4.3 申请和颁发流程

• 根据自身信息，生成证书DN: CN=117.xx.xx.xxx,OU=SSL-RSA,O=公司名称xx,L=Beijing,ST=Beijing,C=CN

• 通过以上证书DN, 使用OpenSSL 等工具生成CSR(P10)证书

• 填写《服务器证书申请表》，邮件向CFCA提交申请

• CFCA 收到申请表后，向参与机构经办人发送“序列号” 和“授权码”（两码）

• 参与机构收到两码后，登录 CFCA 数字证书下载平台，申请并下载 SSL 证书

• 将核实通过的 SSL 证书公钥导入 SSL 设备，完成服务器证书配置

名词解释：

什么是DN？

DN（Distinguished Name） 是 证书 中用来唯一标识实体（如个人、组织、设备等）的 名字。它是 X.500 标准的一部分，并广泛应用于 X.509证书 中，作为标识主体（Subject）和颁发者（Issuer）的方式。DN 是证书中一个非常重要的部分，用于区分不同的证书持有者。

DN 是由一系列 属性-值对 组成的，通常使用 逗号 分隔。每个属性代表一个标识符，而值则是该标识符的具体值。常见的属性和它们的值包括：

1. CN（Common Name）：常见名称，通常指的是证书持有者的名字或设备的名称。例如，网站的域名 www.example.com。

2. O（Organization）：组织，证书持有者所属的公司或组织的名称。例如，Example Inc.。

3. OU（Organizational Unit）：组织单位，指的是组织内部的部门或单位。例如，IT Department。

4. L（Locality）：位置，通常是城市的名称。例如，Beijing。

5. ST（State）：省份或州。例如，Beijing。

6. C（Country）：国家，使用两字母国家代码表示。例如，CN 表示中国。

7. E（Email）：电子邮件地址，证书持有者的电子邮件地址（在某些证书中可能包含）。

什么是P10证书？

P10证书实际上指的是 PKCS#10 格式的证书请求文件。PKCS#10（Public Key Cryptography Standards #10）是一个标准，定义了 公钥证书请求（Certificate Request） 的格式。它并不是一个已经签发的证书，而是一个用于向证书颁发机构（CA）申请证书的请求文件。

5. 总结

SSL/TLS协议和服务器证书是确保网络安全通信的关键技术。通过使用适当的加密算法和密钥交换机制，可以保护数据的隐私和完整性，防止数据在传输过程中被截获或篡改。

国密算法

国密算法，全称为国家密码管理局认定的国产密码算法，是一套由中国自主研发的密码技术标准，包括了对称加密算法、非对称加密算法以及杂凑算法等多种算法。具体包括了SM1、SM2、SM3、SM4等算法 。

优点

1. 安全性更高：国密算法如SM2提供了与RSA相当的安全级别但所需密钥长度更短，从而提供更高的安全性和更小的计算开销 。

2. 效率更高：SM2算法的加密和解密速度通常比RSA快，适合于高并发场景 。

3. 国产自主：国密算法是我国自主设计的密码算法，符合国家密码管理政策，有利于保障国家信息安全 。

4. 算法公开：部分国密算法如SM2、SM3、SM4等是公开的，便于国内外研究者进行研究和应用 。

需注意的点

尽管国密算法具有上述优点，但在某些情况下仍然可能选择使用国际算法，原因可能包括：

1. 国际通用性：国际算法如RSA、AES等在全球范围内得到了广泛的应用和认可，对于一些需要跨国合作或国际标准化的场景，可能会优先选择使用国际算法。

2. 成熟度和生态：国际算法由于存在时间较长，拥有成熟的生态系统和广泛的硬件、软件支持。

3. 兼容性：现有的许多系统和设备可能已经基于国际算法构建，使用国密算法可能需要进行额外的适配或升级工作。

SM2withSM3

SM2withSM3算法结合了SM2椭圆曲线公钥密码算法和SM3密码哈希算法，主要用于提供数字签名、密钥交换和数据加密等功能，同时确保数据的安全性和完整性。

SM2（非对称加密）

SM2是一种基于椭圆曲线密码（ECC）的非对称加密算法，其安全性基于椭圆曲线离散对数难题。它包括数字签名算法（SM2-1）、密钥交换协议（SM2-2）和公钥加密算法（SM2-3）。SM2算法推荐了一条256位的曲线作为标准曲线，其性能通常快于RSA算法，且在相同的安全强度下，所需的密钥长度更短 。

加解密

1. 密钥生成：

首先生成一对密钥，包括私钥和公钥。私钥必须保密，而公钥可以公开分享 。

2. 加密过程：

使用公钥加密：文本信息通过公钥加密，转换为密文。

加密数据通常转换为特定格式（如Base64编码）以便于存储和传输 。

3. 解密过程：

使用私钥解密：接收方使用私钥对密文进行解密，恢复原始信息。

解密过程需要确保私钥的安全性 。

SM3（哈希算法、杂凑算法）

SM3是一种密码哈希算法，适用于商用密码应用中的数字签名和验证、消息认证码的生成与验证以及随机数的生成。它对输入长度小于2的64次方的比特消息，生成长度为256比特的哈希值。SM3算法的安全性要高于MD5算法和SHA-1算法，因为它的输出长度更长，且设计更为复杂

签名验签

1. 签名过程：

发送方使用自己的私钥对数据（或数据的哈希值-SM3）进行加密，生成数字签名。

签名随数据一起发送给接收方 。

• 流程：

数据 → [杂凑算法] → 摘要值

→ [私钥加密] → 签名值

→ 数据 + 签名值 → 发送给接收方

2. 验签过程：

接收方使用发送方的公钥对签名进行解密。

如果解密结果与原始数据的哈希值匹配，则验证成功，证明数据未被篡改且确实来自声称的发送者 。

• 流程：

接收方接收 (数据 + 签名值)

→ [杂凑算法] → 重新计算摘要值

→ [公钥解密签名值] → 解密摘要值

→ 比较两个摘要值 → 验证结果

总结：

私钥：签名、解密

公钥：验签、加密

• tips:

  • 平台给我们提供密钥时，一般不会直接提供密钥明文，而是提供一个密钥文件，需要用对应的解密方法解密，才能得到正在的密钥。

SM4（对称加密）

SM4是中国国家密码管理局推出的一种对称加密算法，它是一种基于字节的块加密算法，加密和解密过程相同，都是将数据块作为操作单元进行处理。

加解密

1. 密钥生成

密钥长度固定为128位，保证了足够的安全性；将密钥提供给接收方

2. 加密

发送方使用密钥对数据进行加密

3. 解密

接收方使用相同密钥对数据解密

数字信封

数字信封是一种结合了对称加密和非对称加密的加密技术，用于安全地传输数据。

其核心思想是使用非对称加密来保护对称加密的密钥，然后使用这个对称密钥来加密实际的数据。这种方法结合了两种加密方式的优点，提高了数据传输的安全性和效率。

既然已经用了SM2非对称加密，为什么不直接使用SM2加密传输的数据，反而使用SM4加密数据，然后又使用SM2加密SM4的密钥，使步骤更繁琐呢？

主要还是出于性能方面的考虑。

SM4是一种对称加密算法，其加密和解密速度快，适合大量数据的快速处理。

SM2是一种非对称加密算法，其加密和解密过程相对较慢，特别是当数据量较大时，性能比对称加密差。

使用SM4对称加密来保护数据，并将对称密钥通过SM2非对称加密作为数字信封传递，是一种平衡了安全性、性能和灵活性的解决方案。这种方式既利用了对称加密的高效率来处理大量数据，又利用了非对称加密的安全性来保护密钥的传输。这种组合方法在实际应用中被广泛采用，以确保数据传输的安全性和效率。