25.10.20_Presentation

Yuan.Sn
  2025-09-22 14:20:27 2025-09-22 14:20:27 Created   2025-10-19 17:42:53 2025-10-19 17:42:53 Updated    2.9k Words  10 Mins  

25.10.20_Presentation

💡 演讲时长: 15-20分钟
🎯 目标: 用通俗有趣的方式，建立密码学在计算机领域的认知框架
🎭 风格:探索分享会，不是传统技术讲座 ) ! 别讲的”书里呆气”的 这太无聊了🤣

Part 1: 那个被忽视的TLS小锁 🔒 (5-6分钟)

INTRO

Okok~，不知道大家在浏览网页的时候有没有注意到过域名 旁边的小锁 ~~

[PPT0: 放一张带TLS锁的截图，红框标注地址栏的锁图标]

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那你们会不会好奇 这个小锁 点进去写着连接安全的 到底是干什么的呢？

[PPT1: 放图2 校园网验证界面 高亮出 不安全]

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涉想一下另外的一个情况，当我们需要接入校园网时 访问的他这个验证界面 http://10.255.254.2 为什么显示不安全？

那这个小锁到底在干嘛呢？那就让我们来做个对比吧。

HTTP && HTTPS

观察细心的同学可能会发现，如果我们访问是不安全的网站，它们大多只是 一串ip 或者 一个 http 传输协议的网站

然后这就是第一个知识点了：

[目录PPT: 我这要张目录ppt 目录的内容就是 【何为http？ 何为https？】]

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Http 的全程是 ** Hypertext Transfer Protocol ** ，翻译过来就是"超文本传输协议"，它是一个application layer 当中的 接口。嗯嗯，说到这里，我想信你们很多人都忘记 计算机网络应用层 这个概念了吧，没事 其实Http说白了就是浏览器和服务器之间"传话"用的规矩。你在浏览器里输个网址，浏览器就按照HTTP这套规矩跟服务器说："嘿，我要看这个页面"，服务器收到后就按规矩把网页传回来。

[PPT4: 能不能做一张图来描述

Http说白了就是浏览器和服务器之间"传话"用的规矩。你在浏览器里输个网址，浏览器就 按照HTTP这套规矩跟服务器说："嘿，我要看这个页面"，服务器收到后就按规矩把网页传来

**这句话 QAQ (拜托拜托 ˋ( ° ▽、° ) ]

然后就是 Https了，相较于 http 它多了一个 s。相信有英文语感的同学 immediately 就能意识到 s 就是 security 的意思了 说白了 就是一个有 secure 组件的 http

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这个 s 就是 我们今天 presentation 的主题 encryption ——加密学！！！

https是依靠的TLS 组件的。这个TLS，它的全称是 Transport Layer Security（翻译过来就是 传输层安全协议），是一个传输层的协议能够通过加密传输的数据来保证你的信息安全。

Part 2: 深入TLS，走进密码学 🤝 (5-6分钟)

噢噢 当然，在 Https 当中的 s 实际上 运用的是 TLS协议，协议的核心就是通过 加解密 来达到身份验证。

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场景：你访问 https://taobao.com

当你在浏览器里输入淘宝的网址，按下回车的那一刻，背后发生了什么？

[PPT5: TLS握手流程图]

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第一步：服务器说"我是某宝！"

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浏览器: 你好，我想访问淘宝
服务器: 好的，我就是淘宝！这是我的数字证书

等等！凭什么相信你就是某宝？

万一你是个钓鱼网站，伪装成淘宝呢？这就引出了第一个密码学概念：

🔑 数字证书 = 互联网世界的"身份证"

这个证书是由权威机构（CA，比如DigiCert, Let's Encrypt）签发的，就像你的身份证是公安局发的一样。

[PPT提示: 展示真实的证书]

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证书里包含了什么？

  • 网站的域名（taobao.com）
  • 网站的公钥（这个待会讲）
  • CA的数字签名（证明这个证书是真的）

浏览器会验证这个证书：

  1. 证书是不是CA签发的？✅
  2. 证书有没有过期？✅
  3. 域名对不对？✅

如果都通过了，浏览器就会显示那个小锁。

第二步：怎么安全地传输密钥？

好，现在浏览器相信"你就是淘宝"了。但问题又来了：

浏览器和服务器要用密钥来加密通信，但这个密钥怎么传输呢？

你不能直接发过去啊！那不就被截获了吗？

这就是密码学最核心的问题 —— 密钥分发问题！

传统的加密（对称加密）是这样的：

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加密: 明文 + 密钥 = 密文
解密: 密文 + 密钥 = 明文

双方用同一个密钥。但问题是，第一次见面，怎么安全地交换密钥？

人类用了几千年，都没解决这个问题。直到1977年，RSA算法横空出世！

💡 RSA的天才想法：非对称加密 （重点讲这个 ！！！ 非常重要！！！）

什么叫非对称？就是用两把钥匙：

  • 公钥（Public Key）: 可以公开给所有人
  • 私钥（Private Key）: 只有自己知道

用一个生动的比喻：

公钥 = 一个开放的邮箱口
任何人都可以往里面投信（用公钥加密），但只有邮箱主人有钥匙打开（用私钥解密）。

所以TLS握手的流程是这样的：

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1. 服务器: "这是我的公钥，随便拿去"
2. 浏览器: "好，我用你的公钥加密一个随机数，发给你"
   → 加密(随机数, 公钥) = 密文
3. 服务器: "收到！我用私钥解密"
   → 解密(密文, 私钥) = 随机数
4. 双方: "现在我们都有这个随机数了，用它来生成会话密钥吧！"

这就是非对称加密的魔力！它解决了几千年来的密钥分发难题。

[PPT提示: 流程图，用不同颜色标注公钥/私钥的流向]

第三步：为什么后续不用RSA传数据？

既然RSA这么牛，为什么不全程用它传输数据呢？

因为...它太慢了！

来看个数据对比：

算法类型 加密速度 密钥长度 适用场景
对称加密(AES) 超快 🚀 256位 大量数据传输
非对称加密(RSA) 很慢 🐌 2048位 密钥交换、签名

RSA加密同样的数据，比AES慢1000倍！

所以，聪明的人类想出了混合加密的方案：

  1. 用RSA（非对称）交换一个临时密钥（只用一次，很快）
  2. 后续数据全部用AES（对称）加密（传输大量数据，飞快）

这就是为什么HTTPS既安全又快的秘密！

[PPT提示: 混合加密示意图，用图标表示RSA=慢但安全的快递，AES=快速公路]

小结：TLS用到了哪些密码学？ （可以单独叫一人总结

通过刚才的探索，我们已经接触到了：

  • ✅ 数字证书 - 解决身份认证问题
  • ✅ 非对称加密(RSA/ECC) - 解决密钥分发问题
  • ✅ 对称加密(AES) - 解决高效数据传输问题
  • ✅ 数字签名 - 解决数据完整性问题
  • ✅ 哈希算法(SHA-256) - 用于生成签名和验证完整性

是不是突然发现，一个简单的HTTPS访问，背后用了这么多密码学技术？

Part 3: 密码学在现实中的应用 🌍 (3-4分钟)

刚才我们通过TLS了解了密码学的基本原理。现在让我们看看，密码学还能做什么？

Case 1: 区块链 - 比特币转账

你有没有想过，比特币是怎么保证"你的币就是你的币"的？

场景: 你要给Alice转1个BTC

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# 简化的比特币交易流程
1. 你有一对密钥对:
   - 私钥(sk): 只有你知道
   - 公钥(pk): 公开的，就是你的"比特币地址"

2. 发起转账:
   交易内容 = "我要给Alice转1 BTC"

3. 用私钥签名:
   signature = sign(交易内容, 私钥)

4. 广播到网络:
   {交易内容, signature, 公钥}

5. 矿工验证:
   if verify(交易内容, signature, 公钥) == True:
       ✅ 这笔交易合法！打包进区块
   else:
       ❌ 假的，拒绝！

为什么比特币用ECDSA而不是RSA？

因为区块链需要存储海量的交易签名，ECDSA的签名更短：

  • RSA-2048签名: 256字节
  • ECDSA-256签名: 64字节

省了4倍空间！ 这在区块链这种分布式存储系统里，太重要了。

[PPT提示: 区块链浏览器截图，标注交易签名字段]

Case 2: SSH - 为什么GitHub需要配置密钥？

如果你用过Git，肯定配置过SSH密钥。有没有想过为什么？

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# 生成SSH密钥对
ssh-keygen -t ed25519 -C "[email protected]"

# 生成两个文件:
id_ed25519      ← 私钥
id_ed25519.pub  ← 公钥（复制到GitHub上）

工作原理：

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1. 你把公钥上传到GitHub
2. 当你git push时:
   - 你的电脑用私钥签名
   - GitHub用公钥验证
   - 验证通过 → "确认是你本人，允许push"

这样的好处是：你不需要每次都输入密码！ 而且比密码更安全（2048位的密钥 vs 8位的密码）。

[PPT提示: GitHub SSH设置页面截图]

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Part 4: 回答一下四个核心问题 🤔 (2分钟)

回顾一下我们的探索之旅，现在可以回答这四个问题了：

1. 为什么需要密码学？

因为互联网天生不安全！

数据在网络上传输，就像在公共场所大喊一样，任何人都可能截获。密码学就是给你的数据穿上"隐身衣"。

2. 密码学能做什么？

三大核心功能：

  • 机密性(Confidentiality): 信息不被偷看（加密）
  • 完整性(Integrity): 信息不被篡改（哈希、签名）
  • 认证性(Authentication): 证明"你就是你"（数字证书、签名）

3. 密码学是怎么做出来的？

靠数学难题！

  • RSA: 基于"大数分解"难题

    • 把两个大质数相乘很容易：123456789 × 987654321 = ?
    • 但把结果分解回去？几乎不可能！

  • ECC: 基于"椭圆曲线离散对数"难题

    • 在椭圆曲线上做加法很容易
    • 但逆向求解？目前没有高效算法

这些数学难题保证了：算法公开，但破解几乎不可能。

4. 我们要怎么学习密码学？

给个学习路径建议：

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Level 1: 应用层 (你现在在这里！)
  ↓ 理解密码学是干什么的，怎么用的

Level 2: 原理层
  ↓ 学习RSA、AES等算法的工作原理

Level 3: 数学层
  ↓ 深入数论、群论等数学基础

Level 4: 实现层
  ↓ 看openssl源码，自己实现加密库

Level 5: 研究层
  ↓ 密码学论文、量子密码学...

建议：

  • 从应用场景出发（TLS、SSH、区块链）

  • 不要一上来就啃数学（会劝退的 QAQ）

  • 多动手实践（写代码、抓包分析）

  • 关注安全新闻（学习真实的攻击案例）

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探索密码学的乐趣

最后，分享一下我探索密码学的感受：

密码学是数学的优雅和工程的实用的完美结合。

  • 当你理解RSA算法的那一刻，会觉得"数学居然可以这么美"
  • 当你看到TLS握手流程，会感叹"设计得太巧妙了"
  • 当你第一次用Wireshark抓包分析加密流量，会有种"黑客"的快感（合法的那种！）

推荐资源：

  • 📚 书籍: 《图解密码技术》（入门超级友好）
  • 🎥 视频: 3Blue1Brown的RSA讲解（可视化做得超棒）
  • 🔧 工具: CyberChef（在线加密解密工具，很好玩）
  • 🌐 网站: Cryptopals Challenges（密码学挑战题）
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