新手入门对称加密与非对称加密的概念

Posted 2021-04-23 移动区块链观察

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什么是对称加密？

加密算法就是对原来为明文的文件或数据按某种算法进行处理，使其成为不可读的一段代码，通常称为“密文”，使其只能在输入相应的密钥之后才能显示出本来内容，通过这样的途径来达到保护数据不被非法人窃取、阅读的目的。该过程的逆过程为解密，即将该编码信息转化为其原来数据的过程。

在密码学中，纵然采用的加密方式不同，其最终目的都是为了以某种特殊的算法改变原有的信息数据，使得未授权的用户即使获得了信息，但因不知解密的方法无法了解信息的内容，从而保证被传输信息的安全。 

在1976年以前，几乎所有的加密采用的都是“对称加密”这一方式。其中的“对称”，指的是加密（encryption）与解密（decryption）过程中使（secret key）或加密的规则。 

对称加密的机制的加密过程为 ：秘钥+原文 ▶（加密生成）密文

解密过程为：密文-密钥 ▶（解密输出）原文

作一个类比：如果使用对称加密给电脑上的文档加密。如果在加密的时候设置的密码是“123456”，那么，在需要解密文档的时候，也要输入密码“123456”。 

但是，在存在接收双方的网络传输环境中，假设A希望B发送一个文件，使用了对称加密，A也必须将密钥随密文同步发送给B。在发送方和接受方共享一个密钥的情况下，密钥的安全也就无从得到保证。

什么是非对称加密？

正是基于对称加密的局限性，1976年，两位美国计算机学家Whitfield Diffie 和 Martin Hellman，提出了一种崭新构思，可以在不直接传递密钥的情况下，完成解密。

在这一算法中，加密和解密可以使用不同的规则，只要这两种规则之间存在某种对应关系即可，这样就避免了直接传递密钥。这种新的加密模式被称为"非对称加密算法"。 

非对称加密即加密和解密的过程中使用的不同密钥。具体来说，在非对称加密机制中，存在着一对密钥。分别是公开密钥（Public Key，简称公钥）和私有密钥（Private Key，简称私钥）密钥总是成对存在，私钥生成对应的公钥。 

例如，在BFT软件中，通常用户需要先生成一个私钥（由主密码生成），然后会自动生成一个相对应的公钥（继而通过公钥会生成相对应的地址）。这也是为什么在BFT输入的主密码错误时，进入了一个截然不同的账户（新的私钥生成了一个新的公钥，进而生成了一个新的账户地址）。 

非对称加密最核心的原理是：发送方用接收方的公钥对原文进行加密，接受方可用自己的私钥对原文进行解密。 

这一设计完美地解决了密钥的安全问题，让发送双方在安全保存自己密钥的情况下进行信息的传输。 

其运行机制如下：

（1）A生成两把密钥（公钥和私钥）。公钥是公开的，任何人都可以获得，私钥则是保密的。

（2）B获取A的公钥，然后用它对信息加密。

（3）A得到加密后的信息，用私钥解密。 

但是，仅仅是解决了密钥的安全还远远不够——在这个过程中还无法验证发送方的身份。由于B的公钥是对大众公开的，所有人都可以获取到B的公钥并给B发送消息，B收到的消息无法确认是否是A发送的。此外，也无法确定在传输过程中信息是否被进行过篡改。 

因此，在非对称加密中，还有一个很重要的设计是：

发送方用自己的私钥对原文进行签名，接收方可根据发送方的公钥解开签名，得到原文。

这里涉及到的数字签名Digital Signature的概念，为发送方身份的验证与信息的一致性提供了可能。

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