系统学习区块链比特币的密码学基础：非对称加密

Posted 2021-04-25 不投资毋宁死

上一篇我们学习了哈希，这一篇我们学习密码学的另一个概念：非对称加密。

这个词大家可能没怎么听过，但“公钥”和“私钥”这两个词想必大家不陌生。其实，“公钥”和“私钥”就是非对称加密里的概念。 非对称加密这名字有点奇怪，加密就加密，还来个什么“非对称”，难不成还有个对称加密？还真聪明，你！没错，其实最早最原始的加密方法就是对称加密，那会还没发展出非对称加密，所以它就叫加密，后来，非对称加密发明出来了，大家为了区分，才分别称之为“对称加密”和“非对称加密”。  

我们先来看看什么是对称加密。

小明和小花是班上的一对恋人，上课的时候，经常按耐不住想要写几句情话，传个纸条给对方。可是他们的座位并不挨着，中间还坐着个小光。还好，小光同学乐于助人，急人所急，经常帮他俩传不言累。但是，小光同学好奇心实在太重了，经常偷看纸条的内容。小明和小花一想到赤裸裸的情话被第三者看到，就脸红脖子粗，决定想个办法。他们想到的办法就是加密。

有一天下课，小明跟小花说：“以后咱们把要写的字在新华字典上找出来，然后再往后数，找到第20个字来代替要写的字，比如在新华字典，‘我’字后面第20个字是‘於’，那以后写到‘我’的地方就用‘於’，以此类推，‘我爱你’就是‘於盦廿’，同样，拿到纸条后，只要在新华字典查到对应的字，然后倒数到第20个就能还原本来的内容了。这样，即使小光偷看内容，也不知道是啥意思啦。哈哈哈哈！” 小明的办法就是对称加密，“20”就是密钥，明文是“我爱你”，密文是“於盦廿”。顾名思义，所谓对称加密就是明文可以根据密钥加密成密文，密文可以通过同一个密钥来解密出明文。注意，关键词是“同一个密钥”。 

那么，非对称加密呢？我们继续看小明和小花的故事。 

小明和小花依计而行，小光同学依然会偷偷看，不过看得是一脸懵逼。小明和小花看着他那表情，暗自得意。不过他们也知道，如果长期用同一个密钥的话，不保险。所以两人每过一段时间，就凑在一起，协商一个新的密钥。但奇怪的是，有一次两人刚换完密钥，但小光同学看完之后，似笑非笑，一脸猥琐地朝他们挤眉弄眼，不像是看不懂啊。后来终于知道是怎么回事了，原来那天小明告诉小花密钥的时候，被小光偷听到了。。。

小明同学只好再次拿起《密码学原理》，苦心钻研，功夫不负有心人。小明终于找到了完美解决密钥被偷听的办法：非对称加密。关键时刻还是要读书啊！ 非对称加密咋这么牛逼呢？老规矩，在最小知识集原则下，边看特征边聊应用： 

2、公钥是通过私钥算出来的，而私钥无法通过公钥算出。  这就是解决小明问题的关键。小明和小花各生成一对公钥/私钥，然后他们完全可以通过小光用传字条的方式，把自己的公钥告诉对方。因为公钥本来就是公开的，让小光知道也无妨。这样，小明和小花以后就不要专门凑在一起来协商密钥了。这个场景可能还不能完全显示公钥/私钥的价值。我们可以想想，现实中需要加密通信的双方通常天各一方，而且很可能互不相识，这时候，你让他们去见面协查一个密钥，几乎不可能。 

3、如果明文用公钥加密，那么密文只有私钥才能解密。 现在小明和小花相互知道了对方的公钥。于是，小明发给小花的信息，就用小花的公钥加密，小花收到后，再用自己的私钥解密；同样，小花给小明写纸条，用小明的公钥解密，小明拿到后用自己的私钥解密。从此，小明和小花再也不担心小光的偷看了，那个畅快！ 我们用最常用的非对称加密算法RSA（比特币用的非对称加密算法叫ECC，椭圆曲线加密，算法不同，套路一样）来加密“我爱你”试试。 首先，先生成一个私钥/公钥对，有很多网站可以做这事。生成如下（太长了，截图展示）： 

                      私钥 

                       公钥 

然后，用公钥加密“我爱你”，如图： 

 加密出来的密文就是橙色框框里那一串。

 4、用私钥解密密文，如图： 

出来的果然是“我爱你”。哈哈，惊不惊喜，意不意外？ 

5、如果明文用私钥加密，那么密文只有公钥才能解密。 这个有什么用呢？我们下篇再聊。

不投资毋宁死

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