非对称加密算法的工作原理及应用

发布日期：2018-12-21

非对称加密算法是一种密钥的保密方法。在非对称加密算法中，加密使用的密钥和解密使用的密钥是不相同的。前面所说的公钥密码体制就是一种非对称加密算法，他的公钥和是私钥是不能相同的，也就是说加密使用的密钥和解密使用的密钥不同，因此它是一个非对称加密算法。

什么是非对称加密算法

非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥和私有密钥。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是：甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公用密钥向其它方公开；得到该公用密钥的乙方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给甲方；甲方再用自己保存的另一把专用密钥对加密后的信息进行解密。

另一方面，甲方可以使用乙方的公钥对机密信息进行签名后再发送给乙方；乙方再用自己的私匙对数据进行验签。

甲方只能用其专用密钥解密由其公用密钥加密后的任何信息。非对称加密算法的保密性比较好，它消除了最终用户交换密钥的需要。

非对称密码体制的特点：

算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥但是由于其算法复杂，而使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快。对称密码体制中只有一种密钥，并且是非公开的，如果要解密就得让对方知道密钥。所以保证其安全性就是保证密钥的安全，而非对称密钥体制有两种密钥，其中一个是公开的，这样就可以不需要像对称密码那样传输对方的密钥了。这样安全性就大了很多。

非对称加密算法主要应用

非对称加密(公钥加密)：指加密和解密使用不同密钥的加密算法，也称为公私钥加密。假设两个用户要加密交换数据，双方交换公钥，使用时一方用对方的公钥加密，另一方即可用自己的私钥解密。如果企业中有n个用户，企业需要生成n对密钥，并分发n个公钥。假设A用B的公钥加密消息，用A的私钥签名，B接到消息后，首先用A的公钥验证签名，确认后用自己的私钥解密消息。由于公钥是可以公开的，用户只要保管好自己的私钥即可，因此加密密钥的分发将变得十分简单。同时，由于每个用户的私钥是唯一的，其他用户除了可以通过信息发送者的公钥来验证信息的来源是否真实，还可以通过数字签名确保发送者无法否认曾发送过该信息。非对称加密的缺点是加解密速度要远远慢于对称加密，在某些极端情况下，甚至能比对称加密慢上1000倍。

非对称加密算法原理

下面通过例子来说明这个过程：

B给A回信时，采用了数字签名的方式

1、B先用hash函数，生成信件的摘要（digest）

2、B使用自己的私钥，对这个摘要加密，这样就生成了数字签名（signature）

3、B将这个签名附在要回复的信息后面，一起发给A

4、A收到B的信息后，取下数字签名，并通过B的公钥解密，得到信件的摘要信息

5、A在对B发送的信息本身使用B指定的hash函数，将得到的结果同上一步解密得到的摘要进行对比，如果两者一致，就说明B发过来的信息未被修改过。

问题就这样结束了吗？远没有，试想，虽然A确定了B回给他的信息是未修改过的，但是怎么确定给他回信息的就是B？如果有不怀好意的C把A保存的B的公钥偷偷换成自己的，并冒用B的名义给A发信息呢？

要解决这个问题，A只要能确定自己持有的公钥到底是不是B的就行了，这就需要用到数字证书。

数字证书是用来验证公钥所属的用户身份。在日常生活中，如果我们要验证一个人的身份，通常的做法是查看他的身份证。我们信任身份证颁发机构即政府机构的公信力，因此只要验证一个人的身份证不是伪造的，我们就相信这个人的身份和身份证上所描述的是一致的。

数字证书就是一个人或者组织在网络世界中的身份证，其发证机关是证书管理机构（cerTIficate authority，CA）。CA用自己的私钥对用户的身份信息（主要是用户名和该用户的公钥）进行签名，该签名和用户的身份信息一起就形成了证书。

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