加密的类型及其相关算法--密钥交换

Posted 2020-10-27

    前两节讲到了信息的加密和信息的完整性，可是无法解决密码（密钥）传输保密的问题。如何在不安全的网络上来进行协商密码（密钥）呢？

    1976年，W.Diffie和M.Hellman在发表的论文中提出了公钥加密算法思想，但当时并没有给出具体的实施方案，原因在于没有找到单向函数（也就是消息摘要算法），但在该论文中给出了通信双方通过信息交换协商密钥的算法，即Diffie-Hellman密钥交换算法（简称为DH算法）。该算法的目的在于让消息的收发双方可以在安全的条件下交换密钥，以备后续加密/解密使用。因此，DH算法是第一个密钥协商算法，但仅能用于密钥分配，不能用于加密或者解密消息。

    那么这是如何进行密钥交换的呢？

    1、A与B协商一个大素数p和一个生成数g，在网络上都是公开的，任何人都可以截取到

    2、此时A与B就偷偷的在背后搞小动作，A生成随机数x，B生成随机数y

    3、A对g^x%p的结果发送给B

    4、B对g^y%p的结果发送给A

    5、网络上仅能看到p，g，g^x%p，g^y%p这四个数字

    6、A能得到p，g，g^y%p，x

    7、B能得到p，g，g^x%p，y

    8、此时A与B分别开始计算，A就是(g^y%p)^x % p，B就是(g^x%p)^y %p，这个结果就是A与B协商的结果了。

    

    此图来自网络

    既然如此，我们来做数学题验证一下吧。

    1、A与B协商了p=23和g=5

    2、A生成一个随机数x=3，计算A=g^a%p并发送给B

         A=5^3%23=10

    3、B生成一个随机数y=5，计算B=g^b%p并发送给A

         B=5^5%23=20

    4、将A得到的信息进行计算密码（密钥）K1=(g^b%p)^x%p

         K1=20^3%23=19

    5、将B得到的信息进行计算密码（密钥）K2=(g^a%p)^x%p

         K2=10^5%23=19

    此时就可以得到K1=K2=19，这个就是A与B进行密钥交换了。

    每次A与B进行通讯时可以重新生成密码（密钥）。原本这种算法，想通过暴力破解都很难，每次通讯都重新协商新的密码，这样就极大减少了被暴力破解的可能。

    事到如此，我们能够放心了吗？不！！！E这个坏家伙又跑出来了，A与B每次通讯都是使用随机密码，那么还是A还是无法验证通讯的对象就是B，E可以伪装成B的嘛。E又在从中作梗，截取A发往B的信息，协商密码，然后篡改之后，又发起与B通讯，协商密码。这样我们又掉进坑里了，好像永远都无法解决通讯安全的问题。那么还有没有一种机制能够帮助到我们呢？欲知详情，请继续关注下回讲解。^_^