Diffie-Hellman(简称 DH)
密钥交换是最早的密钥交换
算法之一，它使得通信的双方能在非安全的信道中安全地交换密钥，用于加密后续的通信消息。 Whitfield Diffie 和 Martin Hellman 于 1976 提出该算法，之后被应用于安全领域，比如 Https 协议的 TLS(Transport Layer Security) 和 IPsec 协议的 IKE(Internet Key Exchange) 均以 DH 算法作为密钥交换算法。
相关知识
离散对数的概念：
原根：如果a是素数p的一个原根，那么数值：
amodp，a^2modp，…，a^(p-1)modp
是各不相同的整数，且以某种排列方式组成了从1到p-1的所有整数。
离散对数：如果对于一个整数b和素数p的一个原根a，可以找到一个唯一的指数i，使得：
b=（a的i次方）modp其中0≦i≦p-1
那么指数i称为b的以a为基数的模p的离散对数。
Diffie-Hellman算法的有效性依赖于计算离散对数的难度，其含义是：当已知大素数p和它的一个原根a后，对给定的b，要计算i，被认为是很困难的，而给定i计算b却相对容易。
算法原理
设 A, B 两方进行通信前需要交换密钥，首先 A, B 共同选取 p 和 a 两个素数，其中 p 和 a 均公开。之后 A 选择一个自然数 Xa，计算出 Ya，Xa 保密，Ya 公开；同理，B 选择 Xb 并计算出 Yb，其中 Xb 保密，Yb 公开。之后 A 用 Yb 和 Xa 计算出密钥 K，而 B 用 Ya 和 Xb 计算密钥 K，流程如下：
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Global Pulic Elements
p prime number
a prime number, a < p
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User A Key Generation
Select private Xa Xa < p
Calculate public Ya Ya = a^Xa mod p
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User B Key Generation
Select private Xb Xb < p
Calculate public Yb Yb = a^Xb mod p
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Calculation of Secret Key by User A
Secret Key K K = Yb^Xa mod p
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Calculation of Secret Key by User B
Secret Key K K = Ya^Xb mod p
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下面证明，A 和 B 计算出来的密钥 K 相同。
K = Yb^Xa mod p = (a^Xb mod p)^Xa mod p = a^(Xa * Xb) mod p
根据上述求模公式 = (a^Xa mod p)^Xb mod p = Ya^Xb mod p
上面一共出现了 a, p, Xa, Ya, Xb, Yb, K 共 7 个数，其中：
通常情况下，a 一般为 2 或 5，而 p 的取值非常大，至少几百位，Xa 和 Xb 的取值也非常大，其复杂度至少为O(p^0.5)。对于攻击者来说，已知 Ya，Xa 的求解非常困难，同理 Xb 的求解也很困难，所以攻击者难以求出 K，所以 DH 能够保证通信双方在透明的信道中安全地交换密钥。图1非常形象的描述密钥交换流程：
应用
DH在TLS中的应用
DH算法作为一种密钥协商机制，可以用于
TLS协议当中。
如果在DH交互过程中Alice和Bob始终使用相同的私钥，就会导致后续产生的共享密钥是一样的，如果有嗅探者截获通信双方的所有数据，由于都是同一个密钥加密所得，一旦被破解，后续的通信将全部暴露。
为了保证安全性，必须引入前向保密，即Forward Secrecy。其基本实现思路就是在Alice和Bob在选择各自的私钥是引入随机性，也印证了那句话：要用发展的眼光看问题，不能一成不变。
事实上FS在诸多加密协议中应用广泛，比如IKEv2和802.11i密钥分发中的4-way握手，无一不引入此方法。
那么问题来了，TLS中哪一个才是最安全的cipher呢？最安全的三个候选者如下：