Diffie-Hellman密钥协商算法 | Simple的个人博客

加密算法介绍

目前常用的加密算法主要有：哈希算法（比如MD5、SHA族、Hmac），对称加密算法（比如AES），非对称加密算法（RSA），以及Diffie-Hellman密钥协商算法等等，这几种算法都有各自的特点，适合的场景也不一样，这里只做简单的介绍，想详细了解的话，网上资料很多，可以自行查看相关的资料。

各类算法的特点：

哈希算法：正向快速，不可逆性，即加密后是很难解密出明文的。经常用于数据加密和数据校验。

对称加密算法：AES是一种常用的对称加密算法，其特点是加解密都用同一个密钥。

非对称加密算法RSA：RSA算法是一种非对称加密算法，由一个私钥和一个公钥构成的密钥对，通过私钥加密，公钥解密，或者通过公钥加密，私钥解密。其中，公钥可以公开，私钥必须保密。

Diffie-Hellman密钥协商算法：Diffie-Hellman是一种密钥协商算法（简称DH算法），DH算法基于一种数学原理，能够在双方不泄露密钥的情况下协商出一种密钥来。

场景描述

在客户端向服务器端发送数据的过程中，如果是比较重要的数据（比如密码，敏感数据等），一般需要先在客户端进行加密后再发送，服务器接收到数据后再进行解密得到原始数据。(反过来服务器返回数据给客户端也是一样的道理)

这里假设客户端和服务器端采用AES（对称加密算法）进行加解密传输的数据，AES加密算法有一个特点就是加解密都用同一个密钥（这里把该密钥称作secretKey），所以双方都通过secretKey进行数据加解密。

因此在客户端向服务器第一次传输数据的时候，客户端需要先向服务器端获取secretKey，并且保存在客户端，而这种直接向服务器获取明文secretKey的过程是很容易被第三者拦截的，也就是说这一过程是不安全的。（哈哈，除非是服务器把secretKey写到纸上，亲手偷偷地递给客户端）

因此呢，客户端向服务器获取secretKey的这一过程，也是需要进行加密的。

那么，服务器需要怎么做才能把secretKey安全的送达客户端呢？

目前常采用的方法有：RSA 或 Diffie-Hellman

通过RSA安全传输密钥

RSA有一个公钥和一个私钥，公钥是允许公开出去的，私钥是保留的。RSA的要点在于用公钥加密的数据需要用私钥解密，用私钥加密的数据，需要用公钥解密。因此，比如这时候客户端把公钥发送给服务器，服务器利用客户端的公钥对secretKey进行加密，那么这份加密后的secretKey数据，就只有客户端的私钥能解开啦。即使第三者拿到了这份数据也解密不了，除非能获取到客户端的私钥。

所以，通过RSA的方式，服务器就能把secretKey安全的传递到客户端的手里啦。（不过，RSA也是有安全漏洞的，被称作中间人攻击，由于篇幅原因，这里就先不讲啦！大家自行百度。）

虽然使用RSA能够安全的传输secretKey密钥，但是麻烦点在于需要生成一对公钥和私钥，并且把公钥发送给对方，而且加解密速度比较慢。所以，介绍第二种：Diffie-Hellman密钥协商算法。

通过DH算法协商密钥

严格来说，DH算法其实并不是一种加密算法，因为它本身并不是用于加密的，我的理解是用于双方协商计算，即双方按照某种合约进行计算，从而计算出一种相同的结果。

原理如下：

第一步：初始化

比如现在服务器提供了两个随机公钥数字（允许公开）：pubN=10，modN=3;

客户端自己生成了一个随机私钥数字（不可公开，服务器也不知道）：cPrivN=2;

服务器端也自己生成了一个随机私钥数字（不可公开，客户端也不知道）：sPrivN=4;

第二步：客户端、服务器端分别基于相同的数学公式进行计算，计算结果称作公钥结果：pubResult

客户端进行数学计算：cPubResult = pubN cPrivN % modN = 10 2 % 3 = 2；（计算结果允许公开）

服务器进行数学计算：sPubResult = pubN sPrivN % modN = 10 4 % 3 = 1；（计算结果允许公开）

客户端和服务器端交换公钥结果，客户端得到sPubResult=1，服务器端得到cPubResult=2。

第三步：协商出一致的密钥数字:keyN（客户端和服务器端得出的结果是一致的）

客户端：cKeyN = sPubResult cPrivN % modN= 1 2 % 3 = 2；
服务器：sKeyN = cPubResult sPrivN % modN= 2 4 % 3 = 2；

到目前为止呢，双方都协商出了密钥，并且是一致的，但是呢，有没有见过密钥是number类型的？想必都没有吧，所以需要进行第四步，生成更长的密钥。

第四步：对密钥数字进行hash生成密钥串

1
2
3

const hash = crypto.createHash('sha256');
hash.update(this.keyN.toString());
this.secretKey = hash.digest('hex');