（68）对称加密和非对称加密的区别

Posted 2020-10-12 工业物联网集成了微电子计算技术、通信技术、云平台、大数据技术

对称加密和非对称加密，最重要的的区别就是加密算法的不同：对称加密算法在加密和解密时使用的是同一个秘钥，而非对称加密算法需要两个密钥来进行加密和解密，这两个秘钥是公开密钥（简称公钥）和私有密钥（简称私钥）。

加密，需要对加密和解密使用相同密钥的加密算法。由于其速度快，对称性加密通常在消息发送方需要加密大量数据时使用。所以，对称性加密也称为密钥加密。

1976年，美国学者Dime和Henman为解决信息公开传送和密钥管理问题，提出一种新的密钥交换协议，允许在不安全的媒体上的通讯双方交换信息，安全地达成一致的密钥，这就是“公开密钥系统”。

与对称加密算法不同，非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥和私有密钥。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。

对于对称加密，我们可以用一个例子来形象描述：

假如甲和乙是一对生意搭档，他们住在不同的城市。由于生意上的需要，他们经常会相互之间邮寄重要的货物。为了保证货物的安全，他们商定制作一个保险盒，将物品放入其中。他们打造了两把相同的钥匙分别保管，以便在收到包裹时用这个钥匙打开保险盒，以及在邮寄货物前用这把钥匙锁上保险盒。这就是一个将重要资源安全传递到目的地的传统方式，只要甲乙小心保管好钥匙，那么就算有人得到保险盒，也无法打开。

因此这个思想被用到了现代计算机通信的信息加密中。在对称加密中，数据发送方将明文（原始数据）和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后，使其变成复杂的加密密文发送出去。接收方收到密文后，若想解读原文，则需要使用加密密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密，才能使其恢复成可读明文。在对称加密算法中，使用的密钥只有一个，发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密。

对称加密工作过程简要示意图：

而对于非对称加密，同样我们可以以一个例子来说明：

譬如，甲乙之间使用如果以非对称加密的方式完成重要信息的安全传输，那么其步骤如下：

1、乙方生成一对密钥（公钥和私钥）并将公钥向其它方公开。

2、得到该公钥的甲方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给乙方。

3、乙方再用自己保存的另一把专用密钥（私钥）对加密后的信息进行解密。乙方只能用其专用密钥（私钥）解密由对应的公钥加密后的信息。

在传输过程中，即使攻击者截获了传输的密文，并得到了乙的公钥，也无法破解密文，因为只有乙的私钥才能解密密文。同样，如果乙要回复加密信息给甲，那么需要甲先公布甲的公钥给乙用于加密，甲自己保存甲的私钥用于解密。

以下是非对称加密工作过程简要示意图：

综上所述，对称加密和非对称加密，区别关键是加密密钥的不同。

 

 

一般来讲，一个密码系统（通常简称为密码体制）由五部分组成，如图所示。

1. 明文空间M，它是全体明文的集合。
2. 密文空间C，它是全体密文的集合。
3. 密钥空间K，它是全体密钥的集合，其中每一个密钥k均由加密密钥ke和解密密钥kd组成。
4. 加密算法E，它是一族由M到C的加密变换。
5. 解密算法D，它是一族由C到M的解密变换。
   

对于每一个确定的密钥，加密算法将确定一个具体的加密变换，解密算法将确定一个具体的解密变换，而且解密变换就是加密变换的逆变换。对于明文空间中的每一个明文M，加密算法E在密钥ke的控制下将明文M加密成密文C：
C = E(M, ke)
解密算法D在密钥kd的控制下将密文C解密出同一明文M：
M = D(C, kd) = D(E(M, ke) , kd)
如果一个密码体制的kd = ke，或由其中一个很容易推导出另一个，则称之为对称密码体制，否则称之为非对称密码体制。如果在计算上kd不能由ke推导出来，这样ke公开也不会损害kd的安全，于是便可以将ke公开，这种密码体制称为公开密钥密码体制。公开密钥密码体制的概念于1976年由Diffie和Hellman提出，它的出现是密码学发展史上的一个里程碑。