白话解释对称加密算法 VS 非对称加密算法

我不是女神ヾ 2022-06-06 02:48 321阅读 0赞

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对称加密算法(Symmetric-key algorithm)和非对称加密算法(asymmetric key encryption algorithm)只不过就是密码学(encryption)中的两种解密算法罢了，什么是算法，你就可以理解成为是一种规则吧，这种规则可以将信息从一种形式转变成另一种形式，不懂没关系，继续往下看。

## 对称加密 ##

首先，让我们先从一个情景开始讲起，想当初我们在初中，高中，甚至于大学，每次考试都有人在试图如何更加隐蔽的作弊！那大家都想了什么方法呢？比如张三学习比李四好，李四就想在考试的时候让张三“帮助”一下自己，当然，他们俩不可能像我们平常对话一样说，第一题选A，第二题选B等等，为什么？因为监考老师明白他俩在谈论什么，也就是说这种沟通交流方式属于“明文”，所以李四就想：“我需要发明一种，只有我和张三明白的交流方式”，那李四做了什么呢？恩，李四去找张三说：“当我连续咳嗽三声的时候你看我，然后如果我摸了下左耳朵，说明你可以开始给我传答案了，如果没反应，那说明我真的是在咳嗽。。。。”， 然后，怎么传答案呢？很简单，“你摸左耳朵代表A, 摸右耳朵代表B，左手放下代表C，右手放下代表D”，好了，这就是他们的“算法(规则)”，将信息的一种形式(A,B,C,D)，这里我们称为“明文”，转换成了另一种形式(摸左耳朵，摸右耳朵，放左手，放右手)，这里称为“密文”，经过这种转换，很显然监考老师不会明白这些“密文”，这样，张三和李四就通过“密文”的形式实现了信息的交换。

其实，密码学不就是为了人们更好的加密传输么？有很多学者，科学家成年累月的工作，为的就是改进或者发明更好的加密算法，让这些加密算法加密的文本难以破解，达到数据安全传输的目的。

OK，回归正题，上面这个“作弊”的例子，其实就是一种对称加密算法！好了，我们来看一下对称加密算法的定义(来源:wikipedia)：

> 对称密钥加密（英语：Symmetric-key algorithm）又称为对称加密、私钥加密、共享密钥加密，是密码学中的一类加密算法。这类算法在加密和解密时使用相同的密钥，或是使用两个可以简单地相互推算的密钥。实务上，这组密钥成为在两个或多个成员间的共同秘密，以便维持专属的通讯联系。与公开密钥加密相比，要求双方取得相同的密钥是对称密钥加密的主要缺点之一

这里我想说一点的是，wikipedia的把Symmetric-key algorithm中文翻译是 对称密钥加密，我不想把这个key翻译成密钥，因为key仅仅是一个“钥”，这里翻译成密钥会让大家对后面所说的“公钥”，“密钥”，“私钥”等等的概念弄混，好了，所以我还是比较喜欢称之为“对称加密算法”，而后面说又称“私钥”加密，共享“密钥”，这里，“私钥”就等于“密钥”，没有任何区别，英文是“private key”。

ok，我们将定义结合我们前面的例子对应一下，“这类算法在加密和解密时使用相同的密钥，或是使用两个可以简单地相互推算的密钥”，其实在我们例子中，密钥就是“将(A,B,C,D)转换成(摸左耳朵，摸右耳朵，放左手，放右手)”这么一个规则。“实务上，这组密钥成为在两个或多个成员间的共同秘密，以便维持专属的通讯联系。” 这句话很好理解了吧，密钥是张三和李四间共同的秘密！只有他俩事先知道。

所以，为什么叫对称加密呢，你可以这么理解，一方通过密钥将信息加密后，把密文传给另一方，另一方通过这个相同的密钥将密文解密，转换成可以理解的明文。他们之间的关系如下：

明文 <-> 密钥 <-> 密文

这样看，是不是感觉对称比较好理解了。ok，那么我们现在有哪些现成的对称加密算法可以用么？当然有：

> 常见的对称加密算法有DES、3DES、AES、Blowfish、IDEA、RC5、RC6。

想深入了解的同学，可以自行查阅资料了。

## 非对称加密 ##

我们再来说说非对称加密，非对称加密是一种比对称加密更加优秀的加密算法，当然算法有利有弊，对称加密速度快但是安全性相对于非对称加密来说低，为什么呢，你想啊，要想使用对称加密，那么分享信息的各个个体之间都需要分享这个密钥，比如你们1000个人之间都使用同一个密钥进行密文传输，只要其中一个人密钥被盗窃了，那么整体加密的信息将都被破解了。好了，那么我们开始说说非对称加密。

就从上面提到的这个对称加密的缺点开始，怎么做到即时一个人的密钥被盗窃了，最起码保证你给其他人发送密文不被破解。于是，人们就想出了这么个办法，首先，我们停止分享共同的密钥，因为上面的bug就是来源于共享一个密钥，那么怎么办呢？每个人生成一个“私钥-公钥”对，这个私钥需要每个人自行进行保护！公钥可以随便分享，后面详细说，同时，生成的这个“私钥-公钥”对还有个强大的功能就是，使用私钥加密的信息，只能由该私钥对应的公钥才能解密，使用公钥加密的信息，只能由该公钥对应的私钥才能解密！

好了，比如说张三生成了他自己的一个“私钥-公钥”对，叫做“张三私钥-张三公钥”，李四生成了他自己的一个“私钥-公钥”对，叫做“李四私钥-李四公钥”，之前我们说过私钥要每个个体自己进行保存，公钥可以随便分享，目的是为什么呢？是为了加密信息！

比如，李四想给张三发送密文。  
于是李四开始给张三发QQ

李四：
    “hi哥们，我想给你发个密文，把你的公钥给我发过来用用。”
    
    张三：
    “没问题的，这是我的公钥： d#8yHE8eU#hb*!neb，用这个公钥加密你的信息后给我发过来吧”
    
    李四：
    “这是我想对你说的话： *&#@uehuu(**#eehu&$##bfeu&&”

恩？你是不是有点疑问呢？咳咳，李四这是作死的节奏？为什么公开问公钥？不怕被网警查水表？哈哈，非对称解密算法的威力就在这里！无所谓！随便谁截取！我们上面说了，公钥可以随意分发，所以即使别人截取了，也只是知道该公钥而已，但是要是想解密使用该公钥加密的密文！只有一个人可以办得到！就是张三！ 为什么？李四使用张三的公钥加密的信息，只有张三的公钥所对应的私钥，这里就是“张三私钥”，该私钥才可以解密！所以，没有张三私钥的第三方即时截取了这些密文，也破解不了！或者更严格的说在有限时间内比如说几千年内是暴力破解不出的！

懂了吧？所以网警们哭了，本以为想监视他们的对话，可惜一无所获！

我们来看看非对称加密的官方定义：

> 公开密钥加密（英语：public-key cryptography，又译为公开密钥加密），也称为非对称加密（asymmetric cryptography），一种密码学算法类型，在这种密码学方法中，需要一对密钥(其实这里密钥说法不好，就是“钥”)，一个是私人密钥，另一个则是公开密钥。这两个密钥是数学相关，用某用户密钥加密后所得的信息，只能用该用户的解密密钥才能解密。如果知道了其中一个，并不能计算出另外一个。因此如果公开了一对密钥中的一个，并不会危害到另外一个的秘密性质。称公开的密钥为公钥；不公开的密钥为私钥。

hmm。。这个定义有点绕，不过就是说，要想使用非对称加密算法，首先要有一对key，一个被称为private key私钥，一个成为public key公钥，然后可以把你的public key分发给想给你传密文的用户，然后用户使用该public key加密过得密文，只有使用你的private key才能解密，也就是说，只要你自己保存好你的private key，就能确保，别人想给你发的密文不被破解，所以你不用担心别人的密钥被盗，没关系。

正因为，这种加密是单向的，所以被称为非对称加密算法。

这种加密算法应用非常广泛，SSH, HTTPS, TLS，电子证书，电子签名，电子身份证等等。

这篇文章先写到这里，接下来我将像大家挨个介绍这些加密算法的应用，不过我在这里先埋个伏笔，上面我提到的李四和张三发qq，即时使用非对称加密算法，大家有没有发现仍然有哪些隐患呢？

给点提示，比如说，某个网警想知道到底李四要给张三发什么信息？网警想破解李四的密文，那么网警有什么办法可以获得李四要发的信息呢？很显然获得密文直接暴力破解是不可能的!

小提示，网警可以冒充张三！！！！发送给李四“网警的公钥”，而不是“张三的公钥”，那么当李四收到该公钥的时候，就不假思索的使用该公钥加密了他的信息，然后毫不犹豫的将加密的密文发了过去，然后网警得意的笑了。

所以，问题在哪呢？这就是数字签名和数字证书的来历！我们下回接着白话。

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