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理解公钥与私钥

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2018/11/03 Share

一直都对公钥和私钥的概念不清不楚,在长亭面试的过程中模模糊糊不知道有没有答对emmm

今天查阅了一些资料,决定写一篇总结文章来加深自己的理解。

公钥算法与私钥算法

私钥算法

私钥加密算法,又称 对称加密算法,因为这种算法解密密钥和加密密钥是相同的。也正因为同一密钥既用于加密又用于解密,所以这个密钥是不能公开的。常见的有DES加密算法、AES加密算法。

公钥算法

公钥加密算法,也就是 非对称加密算法,这种算法加密和解密的密码不一样,一个是公钥,另一个是私钥:

  • 公钥和私钥成对出现
  • 公开的密钥叫公钥,只有自己知道的叫私钥
  • 用公钥加密的数据只有对应的私钥可以解密
  • 用私钥加密的数据只有对应的公钥可以解密
  • 如果可以用公钥解密,则必然是对应的私钥加的密
  • 如果可以用私钥解密,则必然是对应的公钥加的密

公钥和私钥是相对的,两者本身并没有规定哪一个必须是公钥或私钥。

公钥加密

假设一下,我找了两个数字,一个是1,一个是2。我喜欢2这个数字,就保留起来,不告诉你们(私钥),然后我告诉大家,1是我的公钥。

我有一个文件,不能让别人看,我就用1加密了。别人找到了这个文件,但是他不知道2就是解密的私钥啊,所以他解不开,只有我可以用
数字2,就是我的私钥,来解密。这样我就可以保护数据了。

我的好朋友x用我的公钥1加密了字符a,加密后成了b,放在网上。别人偷到了这个文件,但是别人解不开,因为别人不知道2就是我的私钥,
只有我才能解密,解密后就得到a。这样,我们就可以传送加密的数据了。

私钥签名

如果我用私钥加密一段数据(当然只有我可以用私钥加密,因为只有我知道2是我的私钥),结果所有的人都看到我的内容了,因为他们都知
道我的公钥是1,那么这种加密有什么用处呢?

但是我的好朋友x说有人冒充我给他发信。怎么办呢?我把我要发的信,内容是c,用我的私钥2,加密,加密后的内容是d,发给x,再告诉他
解密看是不是c。他用我的公钥1解密,发现果然是c。
这个时候,他会想到,能够用我的公钥解密的数据,必然是用我的私钥加的密。只有我知道我得私钥,因此他就可以确认确实是我发的东西。
这样我们就能确认发送方身份了。这个过程叫做数字签名。当然具体的过程要稍微复杂一些。用私钥来加密数据,用途就是数字签名。

总结:

  • 公钥和私钥是成对的,它们互相解密。

  • 公钥加密,私钥解密。

  • 私钥数字签名,公钥验证。

实现数据的安全传输

要实现数据的安全传输,当然就要对数据进行加密了。

如果使用对称加密算法,加解密使用同一个密钥,除了自己保存外,对方也要知道这个密钥,才能对数据进行解密。如果你把密钥也一起传过去,就存在密码泄漏的可能。所以我们使用非对称算法,过程如下:

首先 接收方 生成一对密钥,即私钥和公钥;

然后,接收方 将公钥发送给 发送方;

发送方用收到的公钥对数据加密,再发送给接收方;

接收方收到数据后,使用自己的私钥解密。

由于在非对称算法中,公钥加密的数据必须用对应的私钥才能解密,而私钥又只有接收方自己知道,这样就保证了数据传输的安全性。

对信息进行数字签名

除了保证数据的安全传输之外,公钥体系的另一个用途就是对数据进行签名。通常“数字签名”是用来验证发送方的身份并帮助保护数据的完整性。

例如:一个发送者 A 想要传些资料给大家,用自己的私钥对资料加密,即签名。这样一来,所有收到资料的人都可以用发送者的公钥进行验证,便可确认资料是由 A 发出来的了。(因为只有A使用私钥签名得到的信息,才能用这个公钥来解) 采用数字签名,可以确认两点:

  • 保证信息是由签名者自己签名发送的,签名者不能否认或难以否认。
  • 保证信息自签发后到收到为止未曾作过任何修改。

之所以可以确认这两点,是因为用公钥可以解密的必然是用对应的私钥加的密,而私钥只有签名者持有。

公钥算法的缺点

现实中,公钥机制也有它的缺点,那就是效率非常低,比常用的私钥算法(如 DES 和 AES)慢上一两个数量级都有可能。所以它不适合为大量的原始信息进行加密。为了同时兼顾安全和效率,我们通常结合使用公钥算法和私钥算法:

  • 首先,发送方使用对称算法对原始信息进行加密。
  • 接收方通过公钥机制生成一对密钥,一个公钥,一个私钥。
  • 接收方 将公钥发送给 发送方。
  • 发送方用公钥对对称算法的密钥进行加密,并发送给接收方。
  • 接收方用私钥进行解密得到对称算法的密钥。
  • 发送方再把已加密的原始信息发送给接收方。
  • 接收方使用对称算法的密钥进行解密。

总结:

每个用户都有一对私钥和公钥。

  • 私钥用来进行解密和签名,是给自己用的。
  • 公钥由本人公开,用于加密和验证签名,是给别人用的。

当该用户发送文件时,用私钥签名,别人用他给的公钥解密,可以保证该信息是由他发送的。即数字签名。

当该用户接受文件时,别人用他的公钥加密,他用私钥解密,可以保证该信息只能由他看到。即安全传输。

参考文章:https://blog.csdn.net/tabactivity/article/details/49685319

https://songlee24.github.io/2015/05/03/public-key-and-private-key/

CATALOG
  1. 1. 公钥算法与私钥算法
    1. 1.1. 私钥算法
    2. 1.2. 公钥算法
  2. 2. 公钥加密
  3. 3. 私钥签名
  4. 4. 实现数据的安全传输
  5. 5. 对信息进行数字签名
  6. 6. 公钥算法的缺点