如何更好理解对称加密与非对称加密

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  对称加密算法(Symmetric-key algorithm)和非对称加密算法(asymmetric key encryption algorithm)只不过就是密码学(encryption)中的两种解密算法罢了,什么是算法,你就可以理解成为是一种规则吧,这种规则可以将信息从一种形式转变成另一种形式,不懂没关系,继续往下看。

对称加密

 首先,让我们先从一个情景开始讲起,想当初我们在初中,高中,甚至于大学,每次考试都有人在试图如何更加隐蔽的作弊!那大家都想了什么方法呢?比如张三学习比李四好,李四就想在考试的时候让张三“帮助”一下自己,当然,他们俩不可能像我们平常对话一样说,第一题选A,第二题选B等等,为什么?因为监考老师明白他俩在谈论什么,也就是说这种沟通交流方式属于“明文”,所以李四就想:“我需要发明一种,只有我和张三明白的交流方式”,那李四做了什么呢?恩,李四去找张三说:“当我连续咳嗽三声的时候你看我,然后如果我摸了下左耳朵,说明你可以开始给我传答案了,如果没反应,那说明我真的是在咳嗽。。。。”, 然后,怎么传答案呢?很简单,“你摸左耳朵代表A, 摸右耳朵代表B,左手放下代表C,右手放下代表D”,好了,这就是他们的“算法(规则)”,将信息的一种形式(A,B,C,D),这里我们称为“明文”,转换成了另一种形式(摸左耳朵,摸右耳朵,放左手,放右手),这里称为“密文”,经过这种转换,很显然监考老师不会明白这些“密文”,这样,张三和李四就通过“密文”的形式实现了信息的交换。

  其实,密码学不就是为了人们更好的加密传输么?有很多学者,科学家成年累月的工作,为的就是改进或者发明更好的加密算法,让这些加密算法加密的文本难以破解,达到数据安全传输的目的。

OK,回归正题,上面这个“作弊”的例子,其实就是一种对称加密算法!好了,我们来看一下对称加密算法的定义:

  对称密钥加密(英语:Symmetric-key algorithm)又称为对称加密、私钥加密、共享密钥加密,是密码学中的一类加密算法。这类算法在加密和解密时使用相同的密钥,或是使用两个可以简单地相互推算的密钥。实务上,这组密钥成为在两个或多个成员间的共同秘密,以便维持专属的通讯联系。与公开密钥加密相比,要求双方取得相同的密钥是对称密钥加密的主要缺点之一

  这里我想说一点的是,wikipedia的把Symmetric-key algorithm中文翻译是 对称密钥加密,我不想把这个key翻译成密钥,因为key仅仅是一个“钥”,这里翻译成密钥会让大家对后面所说的“公钥”,“密钥”,“私钥”等等的概念弄混,好了,所以我还是比较喜欢称之为“对称加密算法”,而后面说又称“私钥”加密,共享“密钥”,这里,“私钥”就等于“密钥”,没有任何区别,英文是“private key”。

  ok,我们将定义结合我们前面的例子对应一下,“这类算法在加密和解密时使用相同的密钥,或是使用两个可以简单地相互推算的密钥”,其实在我们例子中,密钥就是“将(A,B,C,D)转换成(摸左耳朵,摸右耳朵,放左手,放右手)”这么一个规则。“实务上,这组密钥成为在两个或多个成员间的共同秘密,以便维持专属的通讯联系。” 这句话很好理解了吧,密钥是张三和李四间共同的秘密!只有他俩事先知道。

  所以,为什么叫对称加密呢,你可以这么理解,一方通过密钥将信息加密后,把密文传给另一方,另一方通过这个相同的密钥将密文解密,转换成可以理解的明文。他们之间的关系如下:


明文 <-> 密钥 <-> 密文


  这样看,是不是感觉对称比较好理解了。ok,那么我们现在有哪些现成的对称加密算法可以用么?当然有:

常见的对称加密算法有DES、3DES、AES、Blowfish、IDEA、RC5、RC6。

  想深入了解的同学,可以自行查阅资料了。

非对称加密

  我们再来说说非对称加密,非对称加密是一种比对称加密更加优秀的加密算法,当然算法有利有弊,对称加密速度快但是安全性相对于非对称加密来说低,为什么呢,你想啊,要想使用对称加密,那么分享信息的各个个体之间都需要分享这个密钥,比如你们1000个人之间都使用同一个密钥进行密文传输,只要其中一个人密钥被盗窃了,那么整体加密的信息将都被破解了。好了,那么我们开始说说非对称加密。

  就从上面提到的这个对称加密的缺点开始,怎么做到即时一个人的密钥被盗窃了,最起码保证你给其他人发送密文不被破解。于是,人们就想出了这么个办法,首先,我们停止分享共同的密钥,因为上面的bug就是来源于共享一个密钥,那么怎么办呢?每个人生成一个“私钥-公钥”对,这个私钥需要每个人自行进行保护!公钥可以随便分享,后面详细说,同时,生成的这个“私钥-公钥”对还有个强大的功能就是,使用私钥加密的信息,只能由该私钥对应的公钥才能解密,使用公钥加密的信息,只能由该公钥对应的私钥才能解密!

  好了,比如说张三生成了他自己的一个“私钥-公钥”对,叫做“张三私钥-张三公钥”,李四生成了他自己的一个“私钥-公钥”对,叫做“李四私钥-李四公钥”,之前我们说过私钥要每个个体自己进行保存,公钥可以随便分享,目的是为什么呢?是为了加密信息!


比如,李四想给张三发送密文。

于是李四开始给张三发QQ

李四:

“hi哥们,我想给你发个密文,把你的公钥给我发过来用用。”

张三:

“没问题的,这是我的公钥: d#8yHE8eU#hb*!neb,用这个公钥加密你的信息后给我发过来吧”

李四:

“这是我想对你说的话: *&#@uehuu(**#eehu&$##bfeu&&”


  恩?你是不是有点疑问呢?咳咳,李四这是作死的节奏?为什么公开问公钥?不怕被网警查水表?哈哈,非对称解密算法的威力就在这里!无所谓!随便谁截取!我们上面说了,公钥可以随意分发,所以即使别人截取了,也只是知道该公钥而已,但是要是想解密使用该公钥加密的密文!只有一个人可以办得到!就是张三! 为什么?李四使用张三的公钥加密的信息,只有张三的公钥所对应的私钥,这里就是“张三私钥”,该私钥才可以解密!所以,没有张三私钥的第三方即时截取了这些密文,也破解不了!或者更严格的说在有限时间内比如说几千年内是暴力破解不出的!

懂了吧?所以网警们哭了,本以为想监视他们的对话,可惜一无所获!


我们来看看非对称加密的官方定义:

  公开密钥加密(英语:public-key cryptography,又译为公开密钥加密),也称为非对称加密(asymmetric cryptography),一种密码学算法类型,在这种密码学方法中,需要一对密钥(其实这里密钥说法不好,就是“钥”),一个是私人密钥,另一个则是公开密钥。这两个密钥是数学相关,用某用户密钥加密后所得的信息,只能用该用户的解密密钥才能解密。如果知道了其中一个,并不能计算出另外一个。因此如果公开了一对密钥中的一个,并不会危害到另外一个的秘密性质。称公开的密钥为公钥;不公开的密钥为私钥。

  hmm。。这个定义有点绕,不过就是说,要想使用非对称加密算法,首先要有一对key,一个被称为private key私钥,一个成为public key公钥,然后可以把你的public key分发给想给你传密文的用户,然后用户使用该public key加密过得密文,只有使用你的private key才能解密,也就是说,只要你自己保存好你的private key,就能确保,别人想给你发的密文不被破解,所以你不用担心别人的密钥被盗,没关系。

  正因为,这种加密是单向的,所以被称为非对称加密算法。

  这种加密算法应用非常广泛,SSH, HTTPS, TLS,电子证书,电子签名,电子身份证等等。

  即时使用非对称加密算法,大家有没有发现仍然有哪些隐患呢?

  给点提示,比如说,某个网警想知道到底李四要给张三发什么信息?网警想破解李四的密文,那么网警有什么办法可以获得李四要发的信息呢?很显然获得密文直接暴力破解是不可能的!

  小提示,网警可以冒充张三!!!!发送给李四“网警的公钥”,而不是“张三的公钥”,那么当李四收到该公钥的时候,就不假思索的使用该公钥加密了他的信息,然后毫不犹豫的将加密的密文发了过去,然后网警得意的笑了。


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