区块链基础知识非对称加密：如何防止悄悄话被偷听？

Posted 2021-04-25 EliteCommunity

文章要点

一、什么是“对称加密”？

二、什么是“非对称加密”？

三、非对称加密的过程

四、结语

83版电影《火烧圆明园》有个桥段：八国联军已经把刺刀戳进了北京城，慈禧带儿子坐轿子跑路，但她并不知道有大臣密谋要对她下手，毕竟趁太后还在实习的时候颠覆她最容易。

小皇帝的亲叔叔奕䜣知道情况，想和慈禧说悄悄话，却不能明讲，但他硬是掰开群臣送行队伍，在他们眼皮下给慈禧递了奏折：

慈禧打开一看，奏折平淡无奇，无非是凡尘俗事。但套上一张挖了洞的纸再看，意思就完全变了：

“当心肃顺、端华、戴桓“——这是恭亲王奕䜣真正想告诉慈禧的。

肃顺、端华、戴桓三人是老皇帝驾崩前任命的辅政大臣，后来我们的历史书都记下了这些人的命运：被慈禧一锅端。信息就是这么重要，奕䜣和慈禧用当时最先进的加密解密技术巩固了权力。

一百年后，读着历史书的小学生们也没闲着，他们不甘落后，更新了加密技术——火星文，用来传递上课时的信息，即使被老师抓包，也是一头雾水。

什么是“对称加密”？

恭亲王奕䜣想告诉慈禧：“当心肃顺、端华、戴桓。“但他不能明写，否则被肃顺等人知道，小命难保。于是只能“加密“——把短信（原文）写成一篇正儿八经的奏折（密文）。

和肃顺他们一样，慈禧拿到奏折第一眼看不出原意，要想知道得过“解密“这关，“解密“就是把那张洞洞纸蒙在奏折上，原文含义瞬间了然。

现在你明白了，奕䜣“写“完奏折之后，加密就是取下洞洞纸，解密就是盖上洞洞纸，两者互为逆操作。

同样的思路，在小学生的火星文里，加密是把中文变成火星文，解密是把火星文变成中文，两者互为逆操作。

简单地说，加密是把原文按一定规则变成面目全非的密文，别人看到密文没关系，因为他get不到意思。而发送方早已与接收方约定了转换规则，接收方能懂。比如奏折或火星文被别人看见没有关系，接收方收到密文，把规则倒着用在密文上就能解密，原文立等可取。

加解密互为逆操作的加密方式，就是对称加密。对称加密功能强大，除了可以完成信息传输，还可以帮你处理人际关系。

比如，你是个学霸，睡你上铺的弟兄求你帮忙，要你考试时把选择题答案写在纸条上传给他。他平时待你不薄，没事还送你一点比特币，所以你惴惴不安，一边担心监考老师扑上来把你人赃俱获，一边又怕伤及兄弟情分，但是还好，你突然想到了对称加密。

于是，考试前你们约定：ABCD四个选项分别对应wxyz四个字母，大家都记住。

考场上，你把答案写成wxwyz的样子，包在纸里，折成飞机的样子，让它降落在你弟兄的桌上，你兄弟一边顿悟到正确答案是ABACD，一边又领悟了你的智勇双全。

而且，即使被抓包，老师打开飞机看了wxwyz也是一头雾水，所以不会留下证据。想继续救你兄弟？再写一张扔给他就是了。

很厉害的加密，但它有什么软肋呢？其实你一定想到了：如果肃顺拿到洞洞纸、如果小学老师学过火星文、如果监考老师联想到ABCD与wxyz之间一一对应的对应关系，那密文就会被破解，信息传输就宣告失败。

一百年来，人们一直在研究解密的方法，而且也有成功解密的高光时刻。比如，英国计算机大神图灵破解了德国军队的加密系统，让德国人的军事机密完全暴露在盟军的眼皮地下，最终赢得了二战，电影《模仿游戏》完整地讲述了这个故事。

那有没有一种加密方法能够阻止破解呢？答案是“非对称加密“。

什么是“非对称加密”？

非对称加密比慈禧的对称加密晚出生80年，至于为什么要晚那么久，因为必须要等到有了计算机网络，人们有了安全传输文件的需求，才能点燃研究的火焰。

这一把火直接烧出了“非对称加密“——一种更安全的加密技术。与对称加密不同，非对称加密不支持逆推。即，就算我偷到了你的密文和加密方法，我也无法知道你的原文，这是怎么回事？

假设现在你想通过网络传递“good“这个单词给你朋友彤彤，你有两个目标：

1）让彤彤收到“good“这条信息；

2）不让其他人知道你发给了彤彤“good“这条消息；

为了完成上面两项目标，彤彤和你需要这么做：

彤彤把字符串"publicKey"公开在网上，这是她的公钥（“钥“既可读yào，也可读yuè，都没错），你想对她说什么悄悄话就用这把公钥加密吧，你可能觉得奇怪：用公开的字符串加密，难道不会被别人截取破解么？

答案是不会，因为在非对称加密中，用公钥加密，无法用原公钥解密，解密只能用私钥，私钥是一串和公钥完全不同的字符串，而且只有晓彤自己掌握，她的公钥是通过她的私钥算出来的，所以你放心地用公钥加密吧。

这就好比用一把钥匙锁住的门，居然只能被另一把完全不同的钥匙打开，这的确违反常识，但却是非对称加密和核心：公钥加密的原文，原公钥无法解密，只能用对应的私钥解。

还有一点，通过私钥可以计算出公钥，但通过公钥无法推导出私钥。所以你现在知道了，私钥是爸爸，公钥是儿子，爸爸可以生出很多儿子，但所有的儿子加起来都生不出一个爸爸。

非对称加密的过程

我们用F表示加密算法，你可以把F想象成一个黑箱，黑箱就像函数F(x)=y一样，把x塞进去，就出来个y。不用管中间的计算步骤，你只要知道F是数学天才们搞出来的就可以了。

F足够的复杂，以至于能为你提供足够的安全。

你把原文（good）送进加密函数F里，用彤彤的公钥（publicKey）加密后，密文（CipherText）就马上从黑箱的另一头钻出来了，即：

F( good, publicKey) = CipherText

也就是说，通过publicKey加密，good变成了CipherText的样子在网络里跑，如果CipherText被鹿晗截获，他能破解出来你想对彤彤说的含义么？

答案是“不能“。虽然公钥和算法都公开，但鹿晗不能逆推出你的原文，因为只有彤彤手里的私钥才能解密，而鹿晗不知道。

彤彤接收到了密文CipherText，用公开的解密函数f和只有自己知道的私钥privateKey就能解开密文的原意good，即：

f( CipherText, privateKey ) = good

good，彤彤现在终于知道你是个好人了。

但，真正的私钥可没有这么简单，这么简单的私钥一秒钟就能被电脑猜到，现实里的它们一般长成这个样子：

稍微有点长，但是公钥和私钥总是成对出现，公钥由私钥生成。公钥公开发布在网上，供信息发送者加密原文，私钥紧紧抓在信息接收者自己手里，用来解密发送者的密文。

结语

非对称加密影响着这个时代的分分秒秒。

如果非对称加密早30年出现，一旦被德军使用，英国人再厉害，也不可能知晓德国人内部在讲些什么，二战不会那么早结束。

而如果今天还没出现非对称加密技术，至少微信、支付宝和手机银行都不会存在，并且网络里将没有任何信任可言，因为任何人都可以随时冒充任何人。

但是，它却不失时机地出现了。于是，这个世界突然变成一个在技术映衬下可以尽情说悄悄话的时代，即使有人偷听，我们也可以放心地交谈，因为别人不懂，但你懂，而且会用。

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