很多场景中，尤其是网络传输数据时，对敏感和关键数据进行加密是很有必要甚至是必须的。消息传输时，通过对消息进行特殊编码（加密），建立一种安全的交流方式，使得只有发送方期望的接受方能够理解（解密）正确的原始消息，而发送方不期望的接收方（第三方）无法理解或篡改原始消息。此时，我们认为消息中的数据是安全的，这个安全的交流方式可以总结为同时满足以下三个条件：
1）完整性：消息在传递过程中没有被篡改
2）保密性：只有发送方期望的接受方能理解消息
3）可认证性：消息的接收方可以确定消息的来源
在此之前，先来介绍几种常用的加密技术
1.散列运算
通过对消息进行散列运算，从而得到消息的摘要。散列运算有以下几个特点：
1）散列运算是不可逆的，可以将散列运算理解为单向的加密，原消息进过散列运算可以得到摘要（密文），但是根据摘要，无法推导出原消息。
2）任何两个不相同的文件，哪怕只有一个字节的细微差别，得到的摘要都是完全不同的。这个特点的意义在于：可以用来判断消息是否被篡改，即解决完整性的问题
3）不论原始消息的大小如何，运算得出的摘要信息是固定长度的。
常用的散列运算有：MD5、MD4、SH1
2.对称加密
对称加密的思路非常简单，就是有一个被称为密钥的东西，在消息发送前使用密钥对消息进行加密，得到密文并发送，接收方收到密文后，使用相同的密钥进行解密，获得原始消息。和散列运算最大的区别就是对称加密是双向的，即能够根据运算的结果，重新获得原始消息。因为要由密文得出原始消息，所以，密文的大小和原始消息的大小是相同的，原消息越大，密文也就越大。对称加密的流程如下：
1）发送方和接收方持有相同的密钥，并严格保密
2）发送方使用密钥对消息进行加密，然后发送消息
3）接收方收到消息后，使用相同的密钥对消息进行解密
4）在这一过程中，第三方可能截获消息，但得到的只是一堆乱码
常用的对称加密算法有：DES、AES
3.非对称加密
非对称加密具有一组密钥对：一个是对外开放的，任何人都能获取，称为公钥；一个是自行保管并严格保密的，称为私钥。非对称加密的规则是：由某人A的公钥加密的消息，只能由A的私钥进行解密；由A的私钥加密的消息只能由A的公钥解密。发送方、接收方都可以持有公/私密钥对，因此一共会有四个密钥。介绍非对称加密的两种模式：
第一种模式，加密模式
1）接收方公布自己的公钥，任何人都可以获得
2）发送方使用接收的公钥对消息进行加密，然后发送
3）接收方使用自己的私钥对消息进行解密
第二种模式，认证模式
1）发送方公布自己的公钥，任何人都能获得
2）发送方使用自己的私钥对消息进行加密，然后发送
3）接收方使用发送方的公钥对消息进行解密
第一种模式满足了保密性，但不满足可认证性
第二种模式满足了可认证性，但不满足保密性
非对称加密算法过程相对耗时，不适用大数据，因此，对它的认证模式进行了改进，形成了一种新的加密方式，称为数字签名。
4.数字签名
数字签名和上面的认证模式非常相似，只不过加入了散列算法。解决了非对称加密比较耗时的问题。
1）发送方将想要发送的消息进行散列运算，得到原始摘要
2）发送方使用自己的私钥只对消息摘要进行加密，该过程就是签名
3）接收方使用发送方的公钥对消息摘要进行解密，确认了发送方，并得到原始消息摘要
4）接收方对收到的消息进行散列运算，得到一个本地消息摘要
5）接收方对比原始消息摘要与本地消息摘要。如果相同，说明消息没有被改动过；如果不同，说明消息已经被篡改
数字签名通过引入散列算法，可以同时满足完整性和可认证性
5.综合实现
这个过程比前面单独的加密方式传输复杂了很多，我们单独从发送方和接受方的角度分析。先看下，发送方需要执行的步骤：
1）将消息进行散列运算，得到消息摘要
2）使用发送发的私钥对消息摘要加密（认证模式：确保接收方能确认自己）
3）使用接收方的公钥对消息进行加密（加密模式：确保了消息只能由期望的接收方解密）
4）发送方发送消息和消息摘要
接下来看一下接收方所执行的步骤：
1）使用发送方的公钥对消息摘要进行解密（认证模式：确认了消息是由谁发送的），获得了原始消息摘要
2）使用自己的私钥对消息进行解密（加密模式：安全的获得了消息内容）
3）将消息进行散列运算，获得本地消息摘要
4）将步骤1）获得的原始消息摘要和步骤3）获得的本地消息摘要进行对比，确认消息是否被篡改
通过上面这种方式，综合使用了接收方、发送方全的四个密钥，在配合使用散列算法，使得上面提出的安全传递的所有三个条件全部满足了，但是，非对称加密是一种相对耗时的操作，所以这个方案对于大数据来说是低效的。实际上，可以通过这种方式来解决对称加密中的密钥传递问题，而对于之后实际要传递的消息，采用对称加密方式来完成，此时就已经是安全的了。
再介绍一个术语：证书机制。证书机制是与数字签名相关的一个概念。在上面的各种模式中，一直存在一个假设：就是接收方或发送方所持有的、对方的公钥总是正确的。可实际上除非对方当面交换公钥，否则在传递公钥时，一样有可能被篡改。这时候就需要证书机制了：引入一个公正的第三方机构，当某一方想要发布公钥时，它将自身的身份信息及公钥提交给这个第三方，第三方对其身份进行证实，如果没有问题，则将其信息和公钥打包成证书，这个公正的第三方，就是所说的证书颁发机构，当需要获取公钥时，只需要获得其证书，然后从中提取公钥就可以进行了。