在了解数字签名和数字证书之前，可以先了解一下加密算法的一些常见分类，我之前写了一篇介绍常见加密算法的文章。https://www.cnblogs.com/mysticbinary/p/12615063.html
签名、证书的使用场景：
- 需要加密传输的数据
- Https协议
- Android签名
- 客户端与服务端之间的通信
# 将军与士兵通信 ---- 数字签名原理
为了用最简单的方式来讲解数字签名，我下面模拟几个在军事角色来讲解，加密算法的起源就是为了战争服务的。下面的实验演示使用一个在线网站：http://tool.chacuo.net/cryptrsapubkey
假设有一个德国将军和一个德国士兵需要通信，那么他们为了安全考虑，决定采用RSA非对称加密算法。
## 将军拿私钥、士兵拿公钥
将军拿着私钥：
```shell
-----BEGIN PRIVATE KEY-----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-----END PRIVATE KEY-----
```
士兵拿着公钥：
```shell
-----BEGIN PUBLIC KEY-----
MIGfMA0GCSqGSIb3DQEBAQUAA4GNADCBiQKBgQDhSzPPnFn41iaz+t4tI4kbaXNu
NFOsI8hFeCYtlwPFKRbETHbBS10bMvUbOWLFtRgZV3L924GQ9orbomEmJ1nWyaSO
8iBbZAyiWUP5PJJh/b9kHj1MMwG712bGfYYPdjkRprNpzU9w4UBzUMKKUoHU4c/G
bb4XeBK9LNTPWQL4YwIDAQAB
-----END PUBLIC KEY-----
```
## 士兵给将军写信的过程
1. `I am soldier.`就是士兵想要加密的文本；
2. 用公钥加密文本，得到密文（如下）
```shell
l05JLkFyAY5W2AHnrufbPqPCU7VhfFmarBzLUgc/hIIdVVRZ2DUfCPACRUNmIhLWijaXYjHPvnD3QwxNmG4LynggWzDur2Ssj8Ng1EqmPEFA5ujlwUvZeqOENs/PnamTqrxlStxW2MOJZLUbxRsilIcK4807XBRYUThpsmUxZmU=
```
3. 将这个密文通过邮件的方式发送给将军；
过程如下图：
## 将军收到密文解密的过程
只要将军不把私钥泄露出去，那这个密文就是安全的，即使英国佬拦截到了这个密文，也破译不了，只能看到一堆乱码。
1. 将军收到密文；
2. 将军使用私钥来解密密文，得到信本身的内容；
过程如下图：
## 将军给士兵写信的过程
1. `I am general.`是将军写的文本；
2. 用hash的方式，hash一下`I am general.`
得到hash文：`5244FAC4DB90120F1D833C687E0317FF` , 这个hash文叫做摘要（digest）；
如下图：
3. 使用私钥加密这个摘要，得到一段密文，这个叫数字签名（signature）；
```shell
EtWBVFsxMeP1TMHwGLPdCy9fzmon09b7YGqfcKFNS7F4Db9iFSVKC6gABxuqL59eV6Fm/3hPXZ2NQ+4eq/rY57GiT0kMP4e86gFmUSLwJNHQyuue2zIJrrhLp7/CyVGjKFIyM0KLr+NERt2bv4t5ZkbIJLuN+QLNZUV6WCFugHQ=
```
如下图：
3. 将军将`I am general.`文本和`数字签名`一起通过邮件的方式发送给士兵；
## 士兵接收将军信的过程
1. 士兵用公钥解密这个数字签名, 得到摘要`5244FAC4DB90120F1D833C687E0317FF` ；
如下图：
2. 拿到`I am general.`文本使用hash加密，得到`5244FAC4DB90120F1D833C687E0317FF` hash密文
3. 士兵通过对比摘要和hash密文是否一致，就能确认是将军发送的，并且没有被篡改。
这样就防止了英国佬拦截了将军的信，并作修改。
## 签名的安全风险
1. 如果使用的是对称加密算法，那么不管是客户端还是服务端泄露了密钥就非常危险了。
2. 使用了非对称，但是将密钥参与了传输，并泄露，那真是666了。
3. 服务端的密钥写死在代码，而不是采用访问接口获取的方式，会导致离职的程序员带走密钥。
4. 如果多个客户端之间的公钥证书被篡改，那么也意味着身份认证也被篡改了。
# 为什么需要数字证书
## 为什么需要数字证书
数字证书就是用来解决`4. 如果多个客户端之间的公钥证书被篡改，那么也意味着身份认证也被篡改了。`安全风险的第四条，防止客户端的公钥被篡改。
英国佬气急败坏，想出对策，既然将军不好搞，那就搞士兵，就派出英国美女间谍，美女间谍诱骗德国士兵后，偷偷使用了德国士兵的电脑，用自己的公钥替换了士兵电脑里的公钥。此时，士兵本地存储的是英国间谍的公钥，士兵还以为这是将军的公钥。因此，英国佬就可以冒充德国将军，用自己的私钥做成"数字签名"，写信给士兵，让德国士兵用`假的将军公钥`进行解密，最后得到假信。
## 数字证书是什么
德国士兵得到了几次假信之后，也觉得不对劲了，但是自己又无法确定公钥是否是将军的真公钥。士兵就想到了一个办法，要求德国将军去找德意志情报中心（证书中心 certificate authority，简称CA），为公钥做认证。德意志情报中心（CA）用自己的私钥，对将军的公钥和一些相关信息一起加密，生成"数字证书"（Digital Certificate）。
将军拿到了德意志情报中心（证书中心 certificate authority，简称CA）的数字证书以后，就可以放心了。以后再给士兵写信，除了加上数字签名，再附上数字证书就行了。
士兵收信后，先去用德意志情报中心的公告板查看CA证书的真伪性，确认之后，就可以用CA的公钥解开数字证书，就可以拿到将军的真实的公钥了，然后就能证明"数字签名"是否真的是将军签的。
## Https原理
系统和浏览会存储着CA机构的根证书，然后通过对比服务端发送过来的证书的过程（这里不展开讲），来保证数据不被中间人篡改。
## 数字证书的应用场景
- Https
- 移动端系统
- 使用非对称加密，又怕客户端的公钥被劫持的场景
# 参考
http://www.youdzone.com/signature.html
https://www.ruanyifeng.com/blog/2011/08/what_is_a_digital_signature.html
