非對稱加密的加密過程

❶ 圖文徹底搞懂非對稱加密（公鑰密鑰）

前文詳細講解了對稱加密及演算法原理。那麼是不是對稱加密就萬無一失了呢？對稱加密有一個天然的缺點，就是加密方和解密方都要持有同樣的密鑰。你可以能會提出疑問：既然要加、解密，當然雙方都要持有密鑰，這有什麼問題呢？別急，我們繼續往下看。

我們先看一個例子，小明和小紅要進行通信，但是不想被其他人知道通信的內容，所以雙方決定採用對稱加密的方式。他們做了下面的事情：

1、雙方商定了加密和解密的演算法

2、雙方確定密鑰

3、通信過程中採用這個密鑰進行加密和解密

這是不是一個看似完美的方案？但其中有一個步驟存在漏洞！

問題出在步驟2：雙方確定密鑰！

你肯定會問，雙方不確定密鑰，後面的加、解密怎麼做？

問題在於確定下來的密鑰如何讓雙方都知道。密鑰在傳遞過程中也是可能被盜取的！這里引出了一個經典問題：密鑰配送問題。

小明和小紅在商定密鑰的過程中肯定會多次溝通密鑰是什麼。即使單方一次確定下來，也要發給對方。加密是為了保證信息傳輸的安全，但密鑰本身也是信息，密鑰的傳輸安全又該如何保證呢？難不成還要為密鑰的傳輸再做一次加密？這樣不就陷入了死循環？

你是不是在想，密鑰即使被盜取，不還有加密演算法保證信息安全嗎？如果你真的有這個想法，那麼趕緊復習一下上一篇文章講的杜絕隱蔽式安全性。任何演算法最終都會被破譯，所以不能依賴演算法的復雜度來保證安全。

小明和小紅現在左右為難，想加密就要給對方發密鑰，但發密鑰又不能保證密鑰的安全。他們應該怎麼辦呢？

有如下幾種解決密鑰配送問題的方案：

非對稱加密也稱為公鑰密碼。我更願意用非對稱加密這種叫法。因為可以體現出加密和解密使用不同的密鑰。

對稱加密中，我們只需要一個密鑰，通信雙方同時持有。而非對稱加密需要4個密鑰。通信雙方各自准備一對公鑰和私鑰。其中公鑰是公開的，由信息接受方提供給信息發送方。公鑰用來對信息加密。私鑰由信息接受方保留，用來解密。既然公鑰是公開的，就不存在保密問題。也就是說非對稱加密完全不存在密鑰配送問題！你看，是不是完美解決了密鑰配送問題？

回到剛才的例子，小明和下紅經過研究發現非對稱加密能解決他們通信的安全問題，於是做了下面的事情：

1、小明確定了自己的私鑰 mPrivateKey，公鑰 mPublicKey。自己保留私鑰，將公鑰mPublicKey發給了小紅

2、小紅確定了自己的私鑰 hPrivateKey，公鑰 hPublicKey。自己保留私鑰，將公鑰 hPublicKey 發給了小明

3、小明發送信息 「周六早10點soho T1樓下見」，並且用小紅的公鑰 hPublicKey 進行加密。

4、小紅收到信息後用自己的私鑰 hPrivateKey 進行解密。然後回復 「收到，不要遲到」 並用小明的公鑰mPublicKey加密。

5、小明收到信息後用自己的私鑰 mPrivateKey 進行解密。讀取信息後心裡暗想：還提醒我不遲到？每次遲到的都是你吧？

以上過程是一次完整的request和response。通過這個例子我們梳理出一次信息傳輸的非對稱加、解密過程：

1、消息接收方准備好公鑰和私鑰

2、私鑰接收方自己留存、公鑰發布給消息發送方

3、消息發送方使用接收方公鑰對消息進行加密

4、消息接收方用自己的私鑰對消息解密

公鑰只能用做數據加密。公鑰加密的數據，只能用對應的私鑰才能解密。這是非對稱加密的核心概念。

下面我用一個更為形象的例子來幫助大家理解。

我有下圖這樣一個信箱。

由於我只想接收我期望與之通信的朋友信件。於是我在投遞口加了一把鎖，這把鎖的鑰匙（公鑰）我可以復制n份，發給我想接受其信件的人。只有這些人可以用這把鑰匙打開寄信口，把信件投入。

相信通過這個例子，可以幫助大家徹底理解公鑰和私鑰的概念。

RSA 是現在使用最為廣泛的非對稱加密演算法，本節我們來簡單介紹 RSA 加解密的過程。

RSA 加解密演算法其實很簡單：

密文=明文^E mod N

明文=密文^D mod N

RSA 演算法並不會像對稱加密一樣，用玩魔方的方式來打亂原始信息。RSA 加、解密中使用了是同樣的數 N。公鑰是公開的，意味著 N 也是公開的。所以私鑰也可以認為只是 D。

我們接下來看一看 N、E、D 是如何計算的。

1、求 N

首先需要准備兩個很大質數 a 和 b。太小容易破解，太大計算成本太高。我們可以用 512 bit 的數字，安全性要求高的可以使用 1024，2048 bit。

N=a*b

2、求 L

L 只是生成密鑰對過程中產生的數，並不參與加解密。L 是 (a-1) 和 (b-1) 的最小公倍數

3、求 E（公鑰）

E 有兩個限制：

1<E<

E和L的最大公約數為1

第一個條件限制了 E 的取值范圍，第二個條件是為了保證有與 E 對應的解密時用到的 D。

4、求 D（私鑰）

D 也有兩個限制條件：

1<D<L

E*D mod L = 1

第二個條件確保密文解密時能夠成功得到原來的明文。

由於原理涉及很多數學知識，這里就不展開細講，我們只需要了解這個過程中用到這幾個數字及公式。這是理解RSA 安全性的基礎。

由於 N 在公鑰中是公開的，那麼只需要破解 D，就可以解密得到明文。

在實際使用場景中，質數 a,b 一般至少1024 bit，那麼 N 的長度在 2048 bit 以上。D 的長度和 N 接近。以現在計算機的算力，暴力破解 D 是非常困難的。

公鑰是公開的，也就是說 E 和 N 是公開的，那麼是否可以通過 E 和 N 推斷出 D 呢？

E*D mod L = 1

想要推算出 D 就需要先推算出 L。L 是 (a-1) 和 (b-1) 的最小公倍數。想知道 L 就需要知道質數 a 和 b。破解者並不知道這兩個質數，想要破解也只能通過暴力破解。這和直接破解 D 的難度是一樣的。

等等，N 是公開的，而 N = a*b。那麼是否可以對 N 進行質因數分解求得 a 和 b 呢？好在人類還未發現高效進行質因數分解的方法，因此可以認為做質因數分解非常困難。

但是一旦某一天發現了快速做質因數分解的演算法，那麼 RSA 就不再安全

我們可以看出大質數 a 和 b 在 RSA 演算法中的重要性。保證 a 和 b 的安全也就確保了 RSA 演算法的安全性。a 和 b 是通過偽隨機生成器生成的。一旦偽隨機數生成器的演算法有問題，導致隨機性很差或者可以被推斷出來。那麼 RSA 的安全性將被徹底破壞。

中間人攻擊指的是在通信雙方的通道上，混入攻擊者。他對接收方偽裝成發送者，對放送放偽裝成接收者。

他監聽到雙方發送公鑰時，偷偷將消息篡改，發送自己的公鑰給雙方。然後自己則保存下來雙方的公鑰。

如此操作後，雙方加密使用的都是攻擊者的公鑰，那麼後面所有的通信，攻擊者都可以在攔截後進行解密，並且篡改信息內容再用接收方公鑰加密。而接收方拿到的將會是篡改後的信息。實際上，發送和接收方都是在和中間人通信。

要防範中間人，我們需要使用公鑰證書。這部分內容在下一篇文章里會做介紹。

和對稱加密相比較，非對稱加密有如下特點：

1、非對稱加密解決了密碼配送問題

2、非對稱加密的處理速度只有對稱加密的幾百分之一。不適合對很長的消息做加密。

3、1024 bit 的 RSA不應該在被新的應用使用。至少要 2048 bit 的 RSA。

RSA 解決了密碼配送問題，但是效率更低。所以有些時候，根據需求可能會配合使用對稱和非對稱加密，形成混合密碼系統，各取所長。

最後提醒大家，RSA 還可以用於簽名，但要注意是私鑰簽名，公鑰驗簽。發信方用自己的私鑰簽名，收信方用對方公鑰驗簽。關於簽名，後面的文章會再詳細講解。

❷ 非對稱加密演算法

非對稱加密演算法是一種密鑰的保密方法。

非對稱加密演算法需要兩個密鑰:公開密鑰(publickey:簡稱公鑰)和私有密鑰(privatekey:簡稱私鑰)。公鑰與私鑰是一對，如果用公鑰對數據進行加密，只有用對應的私鑰才能解密。因為加密和解密使用的是兩個不同的密鑰，所以這種演算法叫作非對稱加密演算法。

非對稱加密演算法實現機密信息交換的基本過程是:甲方生成一對密鑰並將公鑰公開，需要向甲方發送信息的其他角色(乙方)使用該密鑰(甲方的公鑰)對機密信息進行加密後再發送給甲方;甲方再用自己私鑰對加密後的信息進行解密。甲方想要回復乙方時正好相反，使用乙方的公鑰對數據進行加密，同理，乙方使用自己的私鑰來進行解密。

另一方面，甲方可以使用自己的私鑰對機密信息進行簽名後再發送給乙方;乙方再用甲方的公鑰對甲方發送回來的數據進行驗簽。

甲方只能用其私鑰解密由其公鑰加密後的任何信息。 非對稱加密演算法的保密性比較好，它消除了最終用戶交換密鑰的需要。

非對稱密碼體制的特點:演算法強度復雜、安全性依賴於演算法與密鑰但是由於其演算法復雜，而使得加密解密速度沒有對稱加密解密的速度快。對稱密碼體制中只有一種密鑰，並且是非公開的，如果要解密就得讓對方知道密鑰。

所以保證其安全性就是保證密鑰的安全，而非對稱密鑰體制有兩種密鑰，其中一個是公開的，這樣就可以不需要像對稱密碼那樣傳輸對方的密鑰了。這樣安全性就大了很多。

❸ 科普知識—對稱加密和非對稱加密

區塊鏈技術中廣泛應用到非對稱加密技術，非對稱加密技術保證了信息在傳輸過程中的安全性，非對稱加密技術是在對稱加密技術上發展來的。本文主要闡述對稱加密技術和非對稱加密技術的概念和特點，並舉例說明。

對稱加密就是用相同的密鑰對原文進行加密和解密，通信雙方共用一個密鑰。

基於對稱加密演算法傳輸信息「ABC」的步驟。

（1）發送方通過密鑰對原文"ABC"進行加密，得到密文"abc"，並發送給接收方。密鑰為將字母轉換為對應的小寫字母，大寫A轉換為小寫a，「BC」同理轉換為「bc」。

（2）發送方將密鑰發送給接收方。

（3）接收方通過密鑰對密文進行解密，反推出原文「ABC」。

對稱加密演算法的缺點：無法確保密鑰被安全傳遞。

密鑰就是傳說中的「密碼本」。密文在傳輸過程中是可能被第三方截獲的，關鍵就落在「密碼本」上，如果密碼本也被第三方截獲，則傳輸的密碼信息將被第三方破獲，所以經常看到電影、電視劇的情節中通過各種手段保護密碼本的安全送達。

非對稱加密技術很好的解決了對稱加密技術密鑰無法安全傳遞的問題。

非對稱加密有兩個密鑰，即公鑰（Public Key）和私鑰（Private Key），對數據進行加密和解密使用不同的密鑰。使用公鑰進行加密，使用私鑰進行解密。

非對稱加密演算法中私鑰就是一個隨機數，基於不同的演算法生成不同的隨機數，如：SHA256演算法生成的是256位的隨機數，通常是調用操作系統的隨機數生成器來生成私鑰，私鑰通過一定的加密演算法推導出公鑰，私鑰到公鑰的推導過程是單向的，也就是說公鑰無法反推導出私鑰。

基於非對稱加密演算法傳輸信息「hello world」的步驟。

（1）發送方使用接收方的公鑰對待發送信息「hello world」加密，此處需注意：信息發送給誰，使用誰的公鑰進行加密，公鑰是可以公開的，類似於銀行卡賬戶。

（2）發送方將加密後的密文通過網路發送給接收方。

（3）接收方接收到密文後，使用自己的私鑰對密文進行解密，從而獲得傳輸信息「hello world」。

採用非對稱加密演算法即使第三方在網路上截獲到密文，但其無法獲得接收方的私鑰，也就無法對密文進行解密，作為接收方務必保證自己私鑰的安全，所以非對稱加密技術解決了密鑰傳輸過程的安全性問題。

本文主要闡述對稱加密技術和非對稱加密技術的概念和特點，並舉例說明。對稱加密是通信雙方共用密鑰，無法保證密鑰的安全傳遞；非對稱加密使用接收方的公鑰對數據加密，接收方使用自己的私鑰解密，即使信息被第三方截獲，由於沒有接收方的私鑰，也無法破解密文。

❹ 簡要說說對稱加密和非對稱加密的原理以及區別是什麼

對稱加密的原理是數據發送方將明文（原始數據）和加密密鑰一起經過特殊加密演算法處理後，使其變成復雜的加密密文發送出去。接收方收到密文後，若想解讀原文，則需要使用加密密鑰及相同演算法的逆演算法對密文進行解密，才能使其恢復成可讀明文。

非對稱加密的原理是甲方首先生成一對密鑰同時將其中的一把作為公開密鑰；得到公開密鑰的乙方再使用該密鑰對需要加密的信息進行加密後再發送給甲方；甲方再使用另一把對應的私有密鑰對加密後的信息進行解密，這樣就實現了機密數據傳輸。

對稱加密和非對稱加密的區別為：密鑰不同、安全性不同、數字簽名不同。

一、密鑰不同

1、對稱加密：對稱加密加密和解密使用同一個密鑰。

2、非對稱加密：非對稱加密加密和解密所使用的不是同一個密鑰，需要兩個密鑰來進行加密和解密。

二、安全性不同

1、對稱加密：對稱加密如果用於通過網路傳輸加密文件，那麼不管使用任何方法將密鑰告訴對方，都有可能被竊聽。

2、非對稱加密：非對稱加密因為它包含有兩個密鑰，且僅有其中的「公鑰」是可以被公開的，接收方只需要使用自己已持有的私鑰進行解密，這樣就可以很好的避免密鑰在傳輸過程中產生的安全問題。

三、數字簽名不同

1、對稱加密：對稱加密不可以用於數字簽名和數字鑒別。

2、非對稱加密：非對稱加密可以用於數字簽名和數字鑒別。

❺ 使用非對稱加密及解密的過程詳解

前面我們知道對稱加密是對一份文件進行加密，且對應的只有一個密碼？例如：A有一份文件，她使用對稱加密演算法加密後希望發給B，那麼密碼肯定也要一起交給B！這中間就會出現安全隱患，如果密碼被第三方L嗅探到並截取，那麼加密的文件就赤裸裸的出現在L的面前。

如果A有很多文件需要加密並發送給很多人！那麼就會生成很多的密鑰，這么多的密鑰保管就成了一個很棘手的問題，況且還要把密鑰發給不同的人！這無疑增添了很多的風險！

如何能改善這種安全性不高的加密演算法，數學家們發現了另一種加密方式。稱之為《非對稱加密》asymmetric encryption。非對稱加密演算法需要兩個密鑰【公開密鑰】（publickey）和【私有密鑰】（privatekey）。下面簡稱【公匙】、【私匙】

【公鑰】與【私鑰】是一對，如果使用公開密匙對數據進行加密，那麼只有對應的私有密匙才能解密；相反，如果使用私有密匙對數據進行加密，那麼只有對應的公開密匙進行解密。因加密解密使用的是兩種不同的密匙，所以這種演算法稱之為【非對稱加密演算法】。

在使用非對稱加密前，A和B先各自生成一對公匙和私匙，然後把各自的公匙交給對方，並把自己的私匙妥善保管！如圖所示：

在A給B發送信息之前，首先使用B發給A的公匙對信息進行加密處理，然後發送給B，B在收到密文之後，使用自己的私匙解密；B在給A回復信息時，先使用A發來的公匙對回復信息加密，然後發出，A收到密文後使用自己的私匙解密即可！如圖所示：

❻ 非對稱加密演算法

如果要給世界上所有演算法按重要程度排個序，那我覺得「公鑰加密演算法」一定是排在最前邊的，因為它是現代計算機通信安全的基石，保證了加密數據的安全。

01 對稱加密演算法

在非對稱加密出現以前，普遍使用的是對稱加密演算法。所謂對稱加密，就是加密和解密是相反的操作，對數據進行解密，只要按加密的方式反向操作一遍就可以獲得對應的原始數據了，舉一個簡單的例子，如果要對字元串"abc"進行加密，先獲取它們的ANSCII碼為：97 98 99；密鑰為+2，加密後的數據就是：99 100 101，將密文數據發送出去。接收方收到數據後對數據進行解密，每個數據減2，就得到了原文。當然這只是一個非常簡單的例子，真實的對稱加密演算法會做得非常復雜，但這已經能夠說明問題了。

這樣的加密方法有什麼缺點呢？首先缺點一：密鑰傳遞困難；想想看如果兩個人，分別是Bob和Alice，Bob要給Alice發消息，那Bob就要把密鑰通過某種方式告訴Alice，有什麼可靠的途徑呢？打電話、發郵件、寫信...等等方式好像都不靠譜，都有被竊取的風險，也只有兩人見面後當面交流這一種方式了；缺點二：密鑰數量會隨著通信人數的增加而急劇增加，密鑰管理將會是一個非常困難的事情。

02 非對稱加密演算法

1976年，兩位美國計算機學家，提出了Diffie-Hellman密鑰交換演算法。這個演算法的提出了一種嶄新的構思，可以在不直接傳遞密鑰的情況下，完成解密。這個演算法啟發了其他科學家，讓人們認識到，加密和解密可以使用不同的規則，只要這兩種規則之間存在某種對應的關系即可，這樣就避免了直接傳遞密鑰。這種新的加密模式就是「非對稱加密演算法」。

演算法大致過程是這樣的：

（1）乙方 生成兩把密鑰（公鑰和私鑰）。公鑰是公開的，任何人都可以獲得，私鑰則是保密的。

（2）甲方獲取乙方的公鑰，然後用它對信息加密。

（3）乙方得到加密後的信息，用私鑰解密。

如果公鑰加密的信息只有私鑰解得開，那麼只要私鑰不泄漏，通信就是安全的。

03 RSA非對稱加密演算法

1977年，三位數學家Rivest、Shamir 和 Adleman 設計了一種演算法，可以實現非對稱加密。這種演算法用他們三個人的名字命名，叫做RSA演算法。

從那時直到現在，RSA演算法一直是最廣為使用的"非對稱加密演算法"。毫不誇張地說，只要有計算機網路的地方，就有RSA演算法。這種演算法非常可靠，密鑰越長，它就越難破解。根據已經披露的文獻，目前被破解的最長RSA密鑰是768個二進制位。也就是說，長度超過768位的密鑰，還無法破解（至少沒人公開宣布）。因此可以認為，1024位的RSA密鑰基本安全，2048位的密鑰極其安全。

公鑰加密 -> 私鑰解密

只有私鑰持有方可以正確解密，保證通信安全

私鑰加密 -> 公鑰解密

所有人都可以正確解密，信息一定是公鑰所對應的私鑰持有者發出的，可以做簽名

04 質數的前置知識

RSA的安全性是由大數的質因數分解保證的。下面是一些質數的性質：

1、任意兩個質數構成素質關系，比如：11和17；

2、一個數是質數，另一個數只要不是前者的倍數，兩者就構成素質關系，比如3和10；

3、如果兩個數之中，較大的那個是質數，則兩者構成互質關系，比如97和57；

4、1和任意一個自然數都是互質關系，比如1和99；

5、p是大於1的整數，則p和p-1構成互質關系，比如57和56；

6、p是大於1的奇數，則p和p-2構成互質關系，比如17和15

05 RSA密鑰生成步驟

舉個「栗子「，假如通信雙方為Alice和Bob，Alice要怎麼生成公鑰和私鑰呢？

St ep 1：隨機選擇兩個不相等的質數p和q；

Alice選擇了3和11。（實際情況中，選擇的越大，就越難破解）

S tep 2 ：計算p和q的乘積n；

n = 3*11 = 33，將33轉化為二進制：100001，這個時候密鑰長度就是6位。

Step 3 ：計算n的歐拉函數φ(n)；

因為n可以寫為兩個質數相乘的形式，歐拉函數對於可以寫成兩個質數形式有簡單計算方式

φ(n) = (p-1)(q-1)

Step 4 ：隨機選擇一個整數e，條件是1< e < φ(n)，且e與φ(n) 互質；

愛麗絲就在1到20之間，隨機選擇了3

Step 5 ：計算e對於φ(n)的模反元素d

所謂模反元素，就是指有一個整數d，可以使得ed被φ(n)除的余數為1

Step 6 ：將n和e封裝成公鑰，n和d封裝成私鑰；

在上面的例子中，n=33，e=3，d=7，所以公鑰就是 (33,3)，私鑰就是（33, 7）。

密鑰生成步驟中，一共出現了六個數字，分別為：

素質的兩個數p和q，乘積n，歐拉函數φ(n)，隨機質數e，模反元素d

這六個數字之中，公鑰用到了兩個（n和e），其餘四個數字都是不公開的,可以刪除。其中最關鍵的是d，因為n和d組成了私鑰，一旦d泄漏，就等於私鑰泄漏。

那麼，有無可能在已知n和e的情況下，推導出d？

（1）ed 1 (mod φ(n))。只有知道e和φ(n)，才能算出d。

（2）φ(n)=(p-1)(q-1)。只有知道p和q，才能算出φ(n)。

（3）n=pq。只有將n因數分解，才能算出p和q。

結論是如果n可以被因數分解，d就可以算出，也就意味著私鑰被破解。

BUT！

大整數的因數分解，是一件非常困難的事情。目前，除了暴力破解，還沒有發現別的有效方法。

維基網路這樣寫道：

"對極大整數做因數分解的難度決定了RSA演算法的可靠性。換言之，對一極大整數做因數分解愈困難，RSA演算法愈可靠。

假如有人找到一種快速因數分解的演算法，那麼RSA的可靠性就會極度下降。但找到這樣的演算法的可能性是非常小的。今天只有較短的RSA密鑰才可能被暴力破解。到現在為止，世界上還沒有任何可靠的攻擊RSA演算法的方式。

只要密鑰長度足夠長，用RSA加密的信息實際上是不能被解破的。"

06 RSA加密和解密過程

1、加密要用公鑰(n,e)

假設鮑勃要向愛麗絲發送加密信息m，他就要用愛麗絲的公鑰 (n,e) 對m進行加密。

所謂"加密"，就是算出下式的c：

愛麗絲的公鑰是 (33, 3)，鮑勃的m假設是5，那麼可以算出下面的等式：

於是，c等於26，鮑勃就把26發給了愛麗絲。

2、解密要用私鑰(n,d)

愛麗絲拿到鮑勃發來的26以後，就用自己的私鑰(33, 7) 進行解密。下面的等式一定成立(至於為什麼一定成立，證明過程比較復雜，略)：

也就是說，c的d次方除以n的余數為m。現在，c等於26，私鑰是(33, 7)，那麼，愛麗絲算出：

因此，愛麗絲知道了鮑勃加密前的原文就是5。

至此，加密和解密的整個過程全部完成。整個過程可以看到，加密和解密使用不用的密鑰，且不用擔心密鑰傳遞過程中的泄密問題，這一點上與對稱加密有很大的不同。由於非對稱加密要進行的計算步驟復雜，所以通常情況下，是兩種演算法混合使用的。

07 一些其它的

在Part 5的第五步，要求一定要解出二元一次方程的一對正整數解，如果不存在正整數解，這該怎麼辦？

擴展歐幾里得演算法給出了解答：

對於不完全為 0 的非負整數 a，b，gcd（a,b）表示 a，b 的最大公約數，必然存在整數對 x，y ，使得 gcd（a,b）=ax+by;

第五步其實等價於：ed - kφ(n) = 1, e與φ(n)又互質，形式上完全與擴展歐幾里得演算法的一致，所以一定有整數解存在。

Reference:

http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/07/rsa_algorithm_part_two.html

❼ 什麼是非對稱加密

它是和對稱加密相對應的。

對稱加密是比較原始的加密手段，它的特點就是加密的密碼和解密的密碼是同一個，比如說壓縮軟體就是，即你在壓縮包上加的密碼是什麼，解密的密碼也必須是這個。很顯然，對稱加密的好處是簡單快捷，壞處是保密性不佳，你得告訴對方這個密碼才行，即中間必須存在一個雙方交流密碼的過程，這就產生了被人竊去的危險——別人要是竊去了這個密碼，那信息也就暴露了。

非對稱加密則是，想要加密一個文件，需要生出兩個密碼，一個公開密碼，一個私人密碼。比如說你想讓對方給你發涉密文件，你就用非對稱加密工具生出公私兩個密碼，然後把公開密碼發給他，對方就用這個公開密碼對要傳來的文檔進行加密，然後把這個用公開密碼加密的文件發給你，你就可以用你的私人密碼進行解密。對方或別人僅僅知道公開密碼，無法就此逆推出私人密碼，所以能夠保證私人密碼的安全性，也就保證了傳輸過程的保密性，涉密文件不會就此被人解密(別人偷去無用，因為沒有私人密碼，無法解開)。這就是非對稱加密在涉密文件傳輸的應用。

如果把上邊這個過程反過來，非對稱加密則會實現另一種用途，電子簽名。比如說你發了一份文件，別人怎麼會知道這個文件就是你發的，而不是別人冒用你的身份發的呢？就算有你的親筆簽名，可架不住有筆跡摹仿高手呢。這種時候，你就可以用你的私有密碼對這份公開的文件進行加密，然後再把公開密碼隨同公布。如果別人用你公布的公開密碼能夠對此文件進行解密，如此便可以就此驗證出加密者就是你本人，它的安全性很高，其保密性比真正的筆跡更要安全。

非對稱應用的這兩個過程可以各簡縮成四個字，就是傳輸涉密文件時，「公(用密碼)加私(人密碼)解」，電子簽名(驗明發文者正身)時，是「私(人密碼)加公(開密碼)解」。

可以看出，非對稱加密的好處就是保密性好，因為中間不需要雙方交流私人密碼的過程——只需要交流公開密碼，而這個公開密碼第三方偷去了沒用(無法就它推導出私人密碼)，不好處也很明顯，就是過程相對復雜，解密效率不及對稱式的。

嗯，非對稱加密對比對稱加密，還有一個明顯的不同點，即加密者自己無法解密。對方得到公開密碼後，用它對文件進行加密後，這個加密後的文件，對方雖然是生成者，可他自己也沒法解密。這一點和對稱加密截然不同。

所以，要是需要雙方或多方交流重要、敏感的信息，還是用非對稱加密為宜。但若是自個兒保密用的，或是文件密級不是那麼高的，綜合看來大概用對稱加密更好。

❽ 密碼學基礎（三）：非對稱加密（RSA演算法原理）

加密和解密使用的是兩個不同的秘鑰，這種演算法叫做非對稱加密。非對稱加密又稱為公鑰加密，RSA只是公鑰加密的一種。

現實生活中有簽名，互聯網中也存在簽名。簽名的作用有兩個，一個是身份驗證，一個是數據完整性驗證。數字簽名通過摘要演算法來確保接收到的數據沒有被篡改，再通過簽名者的私鑰加密，只能使用對應的公鑰解密，以此來保證身份的一致性。

數字證書是將個人信息和數字簽名放到一起，經由CA機構的私鑰加密之後生成。當然，不經過CA機構，由自己完成簽名的證書稱為自簽名證書。CA機構作為互聯網密碼體系中的基礎機構，擁有相當高級的安全防範能力，所有的證書體系中的基本假設或者前提就是CA機構的私鑰不被竊取，一旦 CA J機構出事，整個信息鏈將不再安全。

CA證書的生成過程如下：

證書參與信息傳遞完成加密和解密的過程如下：

互質關系：互質是公約數只有1的兩個整數，1和1互質，13和13就不互質了。
歐拉函數：表示任意給定正整數 n，在小於等於n的正整數之中，有多少個與 n 構成互質關系，其表達式為：

其中，若P為質數，則其表達式可以簡寫為：

情況一：φ(1)=1
1和任何數都互質，所以φ(1)=1；

情況二：n 是質數， φ(n)=n-1
因為 n 是質數，所以和小於自己的所有數都是互質關系，所以φ(n)=n-1；

情況三：如果 n 是質數的某一個次方，即 n = p^k ( p 為質數，k 為大於等於1的整數)，則φ(n)=(p-1)p^(k-1)
因為 p 為質數，所以除了 p 的倍數之外，小於 n 的所有數都是 n 的質數；

情況四：如果 n 可以分解成兩個互質的整數之積，n = p1 × p2，則φ(n) = φ(p1p2) = φ(p1)φ(p2)

情況五：基於情況四，如果 p1 和 p2 都是質數，且 n=p1 × p2，則φ(n) = φ(p1p2) = φ(p1)φ(p2)=(p1-1)(p2-1)

而 RSA 演算法的基本原理就是歐拉函數中的第五種情況，即： φ(n)=(p1-1)(p2-1);

如果兩個正整數 a 和 n 互質，那麼一定可以找到整數 b，使得 ab-1 被 n 整除，或者說ab被n除的余數是1。這時，b就叫做a的「模反元素」。歐拉定理可以用來證明模反元素必然存在。

可以看到，a的 φ(n)-1 次方，就是a對模數n的模反元素。

n=p x q = 3233，3233寫成二進制是110010100001，一共有12位，所以這個密鑰就是12位。

在實際使用中，一般場景下選擇1024位長度的數字，更高安全要求的場景下，選擇2048位的數字，這里作為演示，選取p=61和q=53；

因為n、p、q都為質數，所以φ(n) = (p-1)(q-1)=60×52= 3120

注意，這里是和φ(n) 互互質而不是n！假設選擇的值是17，即 e=17；

模反元素就是指有一個整數 d，可以使得 ed 被 φ(n) 除的余數為1。表示為：(ed-1)=φ(n) y --> 17d=3120y+1，算出一組解為(2753,15)，即 d=2753，y=-15，也就是(17 2753-1)/3120=15。

注意，這里不能選擇3119，否則公私鑰相同？？

公鑰：(n,e)=(3233,2753)
私鑰：(n,d)=(3233,17)

公鑰是公開的，也就是說m=p*q=3233是公開的，那麼怎麼求e被？e是通過模反函數求得，17d=3120y+1，e是公開的等於17，這時候想要求d就要知道3120，也就是φ(n)，也就是φ(3233)，說白了，3233是公開的，你能對3233進行因數分解，你就能知道d，也就能破解私鑰。

正常情況下，3233我們可以因數分解為61*53，但是對於很大的數字，人類只能通過枚舉的方法來因數分解，所以RSA安全性的本質就是：對極大整數做因數分解的難度決定了RSA演算法的可靠性。換言之，對一極大整數做因數分解愈困難，RSA演算法愈可靠。

人類已經分解的最大整數是：

這個人類已經分解的最大整數為232個十進制位，768個二進制位，比它更大的因數分解，還沒有被報道過，因此目前被破解的最長RSA密鑰就是768位。所以實際使用中的1024位秘鑰基本安全，2048位秘鑰絕對安全。

網上有個段子：

已經得出公私鑰的組成：
公鑰：(n,e)=(3233,2753)
私鑰：(n,d)=(3233,17)
加密的過程就是

解密過程如下：

其中 m 是要被加密的數字，c 是加密之後輸出的結果，且 m < n ，其中解密過程一定成立可以證明的，這里省略證明過程。

總而言之，RSA的加密就是使用模反函數對數字進行加密和求解過程，在實際使用中因為 m < n必須成立，所以就有兩種加密方法：

對稱加密存在雖然快速，但是存在致命的缺點就是秘鑰需要傳遞。非對稱加密雖然不需要傳遞秘鑰就可以完成加密和解密，但是其致命缺點是速度不夠快，不能用於高頻率，高容量的加密場景。所以才有了兩者的互補關系，在傳遞對稱加密的秘鑰時採用非對稱加密，完成秘鑰傳送之後採用對稱加密，如此就可以完美互補。

❾ 非對稱加密

與對稱加密演算法不同，非對稱加密演算法需要兩個密鑰：公開密鑰（publickey）和私有密鑰（privatekey）。公開密鑰與私有密鑰是一對，如果用公開密鑰對數據進行加密，只有用對應的私有密鑰才能解密；如果用私有密鑰對數據進行加密，那麼只有用對應的公開密鑰才能解密。因為加密和解密使用的是兩個不同的密鑰，所以這種演算法叫作非對稱加密演算法。
非對稱加密演算法實現機密信息交換的基本過程是：甲方生成一對密鑰並將其中的一把作為公用密鑰向其它方公開；得到該公用密鑰的乙方使用該密鑰對機密信息進行加密後再發送給甲方；甲方再用自己保存的另一把專用密鑰對加密後的信息進行解密。甲方只能用其專用密鑰解密由其公用密鑰加密後的任何信息。
非對稱加密演算法的保密性比較好，它消除了最終用戶交換密鑰的需要，但加密和解密花費時間長、速度慢，它不適合於對文件加密而只適用於對少量數據進行加密。
經典的非對稱加密演算法如RSA演算法等安全性都相當高.
非對稱加密的典型應用是數字簽名。
採用雙鑰密碼系統的加密方法，在一個過程中使用兩個密鑰，一個用於加密，另一個用於解密，這種加密方法稱為非對稱加密，也稱為公鑰加密，因為其中一個密鑰是公開的（另一個則需要保密）。