物聯(lián)網(wǎng)安全：關(guān)鍵加密功能

SHA 算法廣泛用于以下應(yīng)用：

Git 存儲(chǔ)庫(kù)

用于 Web 瀏覽的 TLS 證書簽名 （HTTPS）

驗(yàn)證文件或磁盤映像內(nèi)容的真實(shí)性

大多數(shù)哈希函數(shù)都建立在 Merkle-Damg？rd 結(jié)構(gòu)之上。在這里，輸入被分成大小相等的塊，這些塊使用壓縮函數(shù)與先前壓縮的輸出相結(jié)合進(jìn)行串行處理。初始化向量（ IV ）用于為過(guò)程播種。通過(guò)使用壓縮函數(shù)，散列可以抵抗沖突。SHA-1 建立在這個(gè) Merkle-Damg？rd 結(jié)構(gòu)之上：

SHA-1 算法。輸入分成五個(gè) 32 位塊

一般來(lái)說(shuō)，SHA 算法的輸入信息必須小于 264 位。消息以 512 位塊順序處理。SHA-1 現(xiàn)在已被 SHA-256 和 SHA-3 等強(qiáng)大的內(nèi)核所取代。發(fā)現(xiàn) SHA-1 在散列中存在“沖突”。雖然查找碰撞大約需要 251 到 257 次操作，但只需花費(fèi)幾千美元租用 GPU 時(shí)間來(lái)解決哈希問(wèn)題。因此，建議轉(zhuǎn)向強(qiáng)大的 SHA 模型。

公鑰基礎(chǔ)設(shè)施

非對(duì)稱加密（公鑰）是互聯(lián)網(wǎng)商務(wù)和通信的支柱。它通常用于 Web 上的 SSL 和 TLS 連接。典型的用途是公鑰加密，傳輸中的數(shù)據(jù)由持有公鑰的任何人加密，但只能由私鑰的持有者解密。另一種用途是數(shù)字簽名，其中使用發(fā)送方的私鑰對(duì)一團(tuán)數(shù)據(jù)進(jìn)行簽名，如果接收方持有公鑰，則可以驗(yàn)證其真實(shí)性。

為了協(xié)助提供公鑰的信心，使用了一個(gè)稱為公鑰基礎(chǔ)設(shè)施（ PKI ） 的過(guò)程。為保證真實(shí)性，稱為證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)（ CA ） 的受信任第三方管理角色和策略以創(chuàng)建和分發(fā)數(shù)字證書。Symantec、Comodo 和 GoDaddy 是 TLS 證書的公共發(fā)行商。X.509 是定義公鑰證書格式的標(biāo)準(zhǔn)。它是 TLS/SSL 和 HTTPS 安全通信的基礎(chǔ)。X.509 定義了諸如使用的加密算法、到期日期和證書頒發(fā)者等內(nèi)容。

PKI 由驗(yàn)證發(fā)送者并管理特定角色和策略并可以撤銷證書的注冊(cè)機(jī)構(gòu)（ RA ）組成。RA 還與驗(yàn)證機(jī)構(gòu)（ VA ） 通信以傳輸撤銷列表。CA 向發(fā)件人頒發(fā)證書。當(dāng)收到消息時(shí)，VA 可以驗(yàn)證密鑰以驗(yàn)證它沒(méi)有被撤銷。

下圖顯示了 PKI 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)的示例。顯示了使用的 CA、RA 和 VA 系統(tǒng)以及授予和驗(yàn)證為加密消息授予的密鑰的階段：

PKI 基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)示例

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傳輸層安全性（ TLS ） 涵蓋在本書的許多領(lǐng)域，從用于 MQTT 和 CoAP 的 TLS 和 DTLS 到 WAN 上的網(wǎng)絡(luò)安全和 PAN 安全。每個(gè)人都對(duì) TLS 有某種形式的依賴。TLS 還匯集了我們提到的所有加密協(xié)議和技術(shù)。本節(jié)簡(jiǎn)要介紹 TLS1.2 技術(shù)和過(guò)程。

初是 SSL（安全套接字層），它于 1990 年代引入，但在 1999 年被 TLS 取代。TLS 1.2 是 2008 年 RFC5246 中的當(dāng)前規(guī)范。TLS 1.2 包括一個(gè) SHA-256 哈希生成器來(lái)取代 SHA-1 并加強(qiáng)其安全形象。

在TLS加密中，過(guò)程如下：

客戶端打開(kāi)與支持 TLS 的服務(wù)器的連接（HTTPS 端口 443）

客戶端提供可以使用的受支持密碼列表

服務(wù)選擇密碼和哈希函數(shù)并通知客戶端

服務(wù)器向客戶端發(fā)送數(shù)字證書，其中包括證書頒發(fā)機(jī)構(gòu)和服務(wù)器的公鑰

客戶確認(rèn)秘密的有效性

會(huì)話密鑰由以下任一方式生成：

使用服務(wù)器的公鑰加密的隨機(jī)數(shù)，并將結(jié)果發(fā)送到服務(wù)器。服務(wù)器和客戶端然后使用隨機(jī)數(shù)創(chuàng)建一個(gè)會(huì)話密鑰，該密鑰在通信期間使用。

使用 Dixie-Hellman 密鑰交換生成用于加密和解密的會(huì)話密鑰。會(huì)話密鑰一直使用到連接關(guān)閉

通信開(kāi)始使用加密通道

下圖是兩個(gè)設(shè)備之間TLS1.2通信的握手過(guò)程：

TLS 1.2 握手序列

Datagram Transport Layer Security （ DTLS ） 是一種基于 TLS 的數(shù)據(jù)報(bào)層通信協(xié)議（DTLS 1.2 基于 TLS 1.2）。它旨在產(chǎn)生類似的安全保證。CoAP 輕量級(jí)協(xié)議使用 DTLS 來(lái)確保安全。