第19章：加密与认证技术

密码学是信息安全的基石。本章将介绍物联网中常用的加密算法和认证协议。

19.1 密码学基础

19.1.1 对称加密 (Symmetric Encryption)

• 原理：加密和解密使用同一个密钥。
• 算法：AES (Advanced Encryption Standard) 是目前最安全的标准。
• 优点：速度快，适合加密大量数据（如固件包、视频流）。
• 缺点：密钥分发困难（如何安全地把密钥给对方？）。

19.1.2 非对称加密 (Asymmetric Encryption)

• 原理：使用一对密钥（公钥和私钥）。公钥加密，私钥解密；私钥签名，公钥验签。
• 算法：RSA (经典，慢), ECC (椭圆曲线) (快速，适合嵌入式)。
• 优点：解决了密钥分发问题。
• 缺点：计算量大，速度慢。

19.1.3 哈希算法 (Hash)

• 原理：将任意长度数据映射为固定长度摘要。不可逆。
• 算法：SHA-256。
• 应用：完整性校验（下载固件后对比 Hash）、密码存储。

19.2 PKI 体系与证书

如何证明“公钥”属于你？需要权威机构（CA）背书。

• **CA (Certificate Authority)**：数字证书认证机构。
• **证书 (X.509)**：包含你的公钥、有效期、域名，以及 CA 的签名。
• 信任链：设备内置根证书 (Root CA)，通过根证书验证服务器证书的合法性。

19.3 认证协议：JWT (JSON Web Token)

在 HTTP API 中，常用 JWT 进行身份验证。

• 结构：Header.Payload.Signature
• Payload：包含用户 ID、过期时间等信息。
• 流程：
  1. 设备登录，发送账号密码。
  2. 服务器验证通过，签发 JWT。
  3. 设备后续请求在 Header 中携带 Authorization: Bearer <token>。
  4. 服务器校验签名，无需查库即可确认身份。

软件安全固然重要，但固件本身的更新也是巨大的风险点。下一章我们将讨论固件安全更新。