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非对称加密中公钥和私钥随机对应

keros@mark 2022-10-20 资讯中心

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加密那些事--非对称加密详解

“非对称加密也叫公钥密码:使用公钥 加密 ,使用私钥解密”

在对称密码中,由于加密和解密的密钥是相同的,因此必须向接收者配送密钥。用于解密的密钥必须被配送给接收者,这一问题称为密钥配送问题。如果使用非对称加密,则无需向接收者配送用于解密的密钥,这样就解决了密钥配送的问题。

 非对称加密中,密钥分为加密密钥和解密密钥两种。发送者用加密密钥对消息进行加密,接收者用解密密钥对密文进行解密。需理解公钥密码,清楚地分加密密钥和解密密钥是非常重要的。加密密钥是发送者加密时使用的,而解密密钥则是接收者解密时使用的。

加密密钥和解密密钥的区别:

a.发送者只需要加密密钥

b.接收者只需要解密密钥

c.解密密钥不可以被窃听者获取

d.加密密钥被窃听者获取也没关系

也就是说,解密密钥从一开始就是由接收者自己保管的,因此只要将加密密钥发给发送者就可以解决密钥配送问题了,而根本不需要配送解密密钥。

非对称加密中,加密密钥一般是公开的。真是由于加密密钥可以任意公开,因此该密钥被称为公钥(pulickey)。相对地解密密钥是绝对不能公开的,这个密钥只能由你自己来使用,因此称为私钥(privatekey)****。私钥不可以被别人知道,也不可以将它发送给别人。

公钥和私钥是"一一对应的",一对公钥和私钥统称为密钥对(keypair)。由公钥进行加密的密文,必须使用与该公钥配对的私钥才能解密。密钥对中的两个密钥之间具有非常密切的的关系(数学上的关系)。因此公钥和私钥不能分别单独生成。

非对称加密通讯流程

假设A要给B发一条信息,A是发送者,B是接收者,窃听者C可以窃听他们之间的通讯内容。

1.B生成一个包含公钥和私钥的密钥对  

私钥由B自行妥善保管

2.B将自己的公钥发送给A

B的公钥被C截获也没关系。将公钥发给A,表示B请A用这个公钥对消息进行加密并发送给他。

3.A用B的公钥对消息进行加密

加密后的消息只有B的私钥才能够解密。

虽然A拥有B的公钥,但用B的公钥是无法对密文进行解密的。

4.A将密文发送给B   

密文被C截获也没关系,C可能拥有B的公钥,但是B的公钥是无法进行解密的。

5.B用自己的私钥对密文进行解密。

参考下图

RSA是一种非对称加密算法,它的名字由三位开发者。即RonRivest、AdiShamir和LeonardAdleman 的姓氏的首字母组成的(Rivest-Shamir-Leonard)

RSA的加密工程可以用下来公式来表达,如下。

也就是说,RSA的密文是对代表明文的数字的E次方求modN的结果。换句话说,就是将明文自己做E次乘法,然后将其结果除以N求余数,这个余数就是密文。

RSA的加密是求明文的E次方modN,因此只要知道E和N这两个数,任何人都可以完成加密的运算。所以说E和N是RSA加密的密钥。也就是说E和N的组合就是公钥

有一个很容易引起误解的地方需要大家注意一一E和N这两个数并不是密钥对(公钥和私钥的密钥对)。E和N两个数才组成了一个公钥,因此我们一般会写成 “公钥是(E,N)” 或者 “公钥是{E, N}" 这样的形式,将E和N用括号括起来。

1.3.2 RSA解密

RSA的解密和加密一样简单,可以用下面的公式来表达:

也就是说,对表示密文的数字的D次方求modN就可以得到明文。换句话说,将密文自己做D次乘法,在对其结果除以N求余数,就可以得到明文 。

这里所使用的数字N和加密时使用的数字N是相同的。数D和数N组合起来就是RSA的解密密钥,因此D和N的组合就是私钥。只有知道D和N两个数的人才能够完成解密的运算。

大家应该已经注意到,在RSA中,加密和解密的形式是相同的。加密是求 "E次方的mod N”,而解密则是求 "D次方的modN”,这真是太美妙了。

当然,D也并不是随便什么数都可以的,作为解密密钥的D,和数字E有着相当紧密的联系。否则,用E加密的结果可以用D来解密这样的机制是无法实现的。

顺便说一句, D是解密〈Decryption)的首字母,N是数字(Number)的首字母 。

RSA加密和解密

声明该文章仅做个人学习使用,无任何商业用途。

原文链接:

非对称加密中公钥和私钥能否互换

可以,公钥和私钥匙相对的,任何一个作为公钥,则另一个就为私钥

非对称加密算法 (RSA、DSA、ECC、DH)

非对称加密需要两个密钥:公钥(publickey) 和私钥 (privatekey)。公钥和私钥是一对,如果用公钥对数据加密,那么只能用对应的私钥解密。如果用私钥对数据加密,只能用对应的公钥进行解密。因为加密和解密用的是不同的密钥,所以称为非对称加密。

非对称加密算法的保密性好,它消除了最终用户交换密钥的需要。但是加解密速度要远远慢于对称加密,在某些极端情况下,甚至能比对称加密慢上1000倍。

算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥但是由于其算法复杂,而使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快。对称密码体制中只有一种密钥,并且是非公开的,如果要解密就得让对方知道密钥。所以保证其安全性就是保证密钥的安全,而非对称密钥体制有两种密钥,其中一个是公开的,这样就可以不需要像对称密码那样传输对方的密钥了。这样安全性就大了很多。

RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC (椭圆曲线加密算法)。使用最广泛的是 RSA 算法,Elgamal 是另一种常用的非对称加密算法。

收信者是唯一能够解开加密信息的人,因此收信者手里的必须是私钥。发信者手里的是公钥,其它人知道公钥没有关系,因为其它人发来的信息对收信者没有意义。

客户端需要将认证标识传送给服务器,此认证标识 (可能是一个随机数) 其它客户端可以知道,因此需要用私钥加密,客户端保存的是私钥。服务器端保存的是公钥,其它服务器知道公钥没有关系,因为客户端不需要登录其它服务器。

数字签名是为了表明信息没有受到伪造,确实是信息拥有者发出来的,附在信息原文的后面。就像手写的签名一样,具有不可抵赖性和简洁性。

简洁性:对信息原文做哈希运算,得到消息摘要,信息越短加密的耗时越少。

不可抵赖性:信息拥有者要保证签名的唯一性,必须是唯一能够加密消息摘要的人,因此必须用私钥加密 (就像字迹他人无法学会一样),得到签名。如果用公钥,那每个人都可以伪造签名了。

问题起源:对1和3,发信者怎么知道从网上获取的公钥就是真的?没有遭受中间人攻击?

这样就需要第三方机构来保证公钥的合法性,这个第三方机构就是 CA (Certificate Authority),证书中心。

CA 用自己的私钥对信息原文所有者发布的公钥和相关信息进行加密,得出的内容就是数字证书。

信息原文的所有者以后发布信息时,除了带上自己的签名,还带上数字证书,就可以保证信息不被篡改了。信息的接收者先用 CA给的公钥解出信息所有者的公钥,这样可以保证信息所有者的公钥是真正的公钥,然后就能通过该公钥证明数字签名是否真实了。

RSA 是目前最有影响力的公钥加密算法,该算法基于一个十分简单的数论事实:将两个大素数相乘十分容易,但想要对其乘积进行因式分解却极其困难,因此可以将乘积公开作为加密密钥,即公钥,而两个大素数组合成私钥。公钥是可发布的供任何人使用,私钥则为自己所有,供解密之用。

A 要把信息发给 B 为例,确定角色:A 为加密者,B 为解密者。首先由 B 随机确定一个 KEY,称之为私钥,将这个 KEY 始终保存在机器 B 中而不发出来;然后,由这个 KEY 计算出另一个 KEY,称之为公钥。这个公钥的特性是几乎不可能通过它自身计算出生成它的私钥。接下来通过网络把这个公钥传给 A,A 收到公钥后,利用公钥对信息加密,并把密文通过网络发送到 B,最后 B 利用已知的私钥,就能对密文进行解码了。以上就是 RSA 算法的工作流程。

由于进行的都是大数计算,使得 RSA 最快的情况也比 DES 慢上好几倍,无论是软件还是硬件实现。速度一直是 RSA 的缺陷。一般来说只用于少量数据加密。RSA 的速度是对应同样安全级别的对称密码算法的1/1000左右。

比起 DES 和其它对称算法来说,RSA 要慢得多。实际上一般使用一种对称算法来加密信息,然后用 RSA 来加密比较短的公钥,然后将用 RSA 加密的公钥和用对称算法加密的消息发送给接收方。

这样一来对随机数的要求就更高了,尤其对产生对称密码的要求非常高,否则的话可以越过 RSA 来直接攻击对称密码。

和其它加密过程一样,对 RSA 来说分配公钥的过程是非常重要的。分配公钥的过程必须能够抵挡中间人攻击。假设 A 交给 B 一个公钥,并使 B 相信这是A 的公钥,并且 C 可以截下 A 和 B 之间的信息传递,那么 C 可以将自己的公钥传给 B,B 以为这是 A 的公钥。C 可以将所有 B 传递给 A 的消息截下来,将这个消息用自己的密钥解密,读这个消息,然后将这个消息再用 A 的公钥加密后传给 A。理论上 A 和 B 都不会发现 C 在偷听它们的消息,今天人们一般用数字认证来防止这样的攻击。

(1) 针对 RSA 最流行的攻击一般是基于大数因数分解。1999年,RSA-155 (512 bits) 被成功分解,花了五个月时间(约8000 MIPS 年)和224 CPU hours 在一台有3.2G 中央内存的 Cray C916计算机上完成。

RSA-158 表示如下:

2009年12月12日,编号为 RSA-768 (768 bits, 232 digits) 数也被成功分解。这一事件威胁了现通行的1024-bit 密钥的安全性,普遍认为用户应尽快升级到2048-bit 或以上。

RSA-768表示如下:

(2) 秀尔算法

量子计算里的秀尔算法能使穷举的效率大大的提高。由于 RSA 算法是基于大数分解 (无法抵抗穷举攻击),因此在未来量子计算能对 RSA 算法构成较大的威胁。一个拥有 N 量子位的量子计算机,每次可进行2^N 次运算,理论上讲,密钥为1024位长的 RSA 算法,用一台512量子比特位的量子计算机在1秒内即可破解。

DSA (Digital Signature Algorithm) 是 Schnorr 和 ElGamal 签名算法的变种,被美国 NIST 作为 DSS (DigitalSignature Standard)。 DSA 是基于整数有限域离散对数难题的。

简单的说,这是一种更高级的验证方式,用作数字签名。不单单只有公钥、私钥,还有数字签名。私钥加密生成数字签名,公钥验证数据及签名,如果数据和签名不匹配则认为验证失败。数字签名的作用就是校验数据在传输过程中不被修改,数字签名,是单向加密的升级。

椭圆加密算法(ECC)是一种公钥加密算法,最初由 Koblitz 和 Miller 两人于1985年提出,其数学基础是利用椭圆曲线上的有理点构成 Abel 加法群上椭圆离散对数的计算困难性。公钥密码体制根据其所依据的难题一般分为三类:大整数分解问题类、离散对数问题类、椭圆曲线类。有时也把椭圆曲线类归为离散对数类。

ECC 的主要优势是在某些情况下它比其他的方法使用更小的密钥 (比如 RSA),提供相当的或更高等级的安全。ECC 的另一个优势是可以定义群之间的双线性映射,基于 Weil 对或是 Tate 对;双线性映射已经在密码学中发现了大量的应用,例如基于身份的加密。不过一个缺点是加密和解密操作的实现比其他机制花费的时间长。

ECC 被广泛认为是在给定密钥长度的情况下,最强大的非对称算法,因此在对带宽要求十分紧的连接中会十分有用。

比特币钱包公钥的生成使用了椭圆曲线算法,通过椭圆曲线乘法可以从私钥计算得到公钥, 这是不可逆转的过程。

Java 中 Chipher、Signature、KeyPairGenerator、KeyAgreement、SecretKey 均不支持 ECC 算法。

DH,全称为"Diffie-Hellman",它是一种确保共享 KEY 安全穿越不安全网络的方法,也就是常说的密钥一致协议。由公开密钥密码体制的奠基人 Diffie 和 Hellman 所提出的一种思想。简单的说就是允许两名用户在公开媒体上交换信息以生成"一致"的、可以共享的密钥。也就是由甲方产出一对密钥 (公钥、私钥),乙方依照甲方公钥产生乙方密钥对 (公钥、私钥)。

以此为基线,作为数据传输保密基础,同时双方使用同一种对称加密算法构建本地密钥 (SecretKey) 对数据加密。这样,在互通了本地密钥 (SecretKey) 算法后,甲乙双方公开自己的公钥,使用对方的公钥和刚才产生的私钥加密数据,同时可以使用对方的公钥和自己的私钥对数据解密。不单单是甲乙双方两方,可以扩展为多方共享数据通讯,这样就完成了网络交互数据的安全通讯。

具体例子可以移步到这篇文章: 非对称密码之DH密钥交换算法

参考:

非对称加密里面的公钥和私钥到底是什么关系? 是不是互补的?意思是不是公钥为+5私钥就是-5呢?

你说的+5和-5那个是对称密码体系,公钥和私钥是可以通过数学运算推算出来的

非对称密码体系里,公钥和私钥是互相无法推出的

A要发消息给B的话,用B的公钥加密,这时只能用B的私钥解密,但是只有B有私钥,所以就保证了信息的保密性

非对称加密算法

非对称加密算法是一种密钥的保密方法。

非对称加密算法需要两个密钥:公开密钥(publickey:简称公钥)和私有密钥(privatekey:简称私钥)。公钥与私钥是一对,如果用公钥对数据进行加密,只有用对应的私钥才能解密。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。

非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是:甲方生成一对密钥并将公钥公开,需要向甲方发送信息的其他角色(乙方)使用该密钥(甲方的公钥)对机密信息进行加密后再发送给甲方;甲方再用自己私钥对加密后的信息进行解密。甲方想要回复乙方时正好相反,使用乙方的公钥对数据进行加密,同理,乙方使用自己的私钥来进行解密。

另一方面,甲方可以使用自己的私钥对机密信息进行签名后再发送给乙方;乙方再用甲方的公钥对甲方发送回来的数据进行验签。

甲方只能用其私钥解密由其公钥加密后的任何信息。 非对称加密算法的保密性比较好,它消除了最终用户交换密钥的需要。

非对称密码体制的特点:算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥但是由于其算法复杂,而使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快。对称密码体制中只有一种密钥,并且是非公开的,如果要解密就得让对方知道密钥。

所以保证其安全性就是保证密钥的安全,而非对称密钥体制有两种密钥,其中一个是公开的,这样就可以不需要像对称密码那样传输对方的密钥了。这样安全性就大了很多。

非对称加密和对称加密的区别

非对称加密和对称加密在加密和解密过程、加密解密速度、传输的安全性上都有所不同,具体介绍如下:

1、加密和解密过程不同

对称加密过程和解密过程使用的同一个密钥,加密过程相当于用原文+密钥可以传输出密文,同时解密过程用密文-密钥可以推导出原文。但非对称加密采用了两个密钥,一般使用公钥进行加密,使用私钥进行解密。

2、加密解密速度不同

对称加密解密的速度比较快,适合数据比较长时的使用。非对称加密和解密花费的时间长、速度相对较慢,只适合对少量数据的使用。

3、传输的安全性不同

对称加密的过程中无法确保密钥被安全传递,密文在传输过程中是可能被第三方截获的,如果密码本也被第三方截获,则传输的密码信息将被第三方破获,安全性相对较低。

非对称加密算法中私钥是基于不同的算法生成不同的随机数,私钥通过一定的加密算法推导出公钥,但私钥到公钥的推导过程是单向的,也就是说公钥无法反推导出私钥。所以安全性较高。

参考资料来源:百度百科-对称加密

参考资料来源:百度百科-非对称加密

随着社会的发展,产品的更新速度也是越来越快,算法是方案的核心,保护开发者和消费者的权益刻不容缓,那么加密芯片在其中就扮演了重要的角色,如何选择加密芯片呢?
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2.因为单片机软加密性能较弱且非常容易被复制,所以有了加密芯片的产生,大大增加了破解难度和生产成本。目前加密芯片广泛应用于车载电子、消费电子、美容医疗、工业控制、AI智能等行业。
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