密码学中的对称加密和非对称加密

一、对称加密
概念:加密和解密用同一对密钥的加密技术,叫对称加密。
加密方式:DES、3DES、AES,安全性依次从低到高。
示意图:

对称加密

重点来讲下AES加密:

  • 取代DES成为新标准的一种对称密码算法
  • AES的密钥长度有128、192、256bit三种
  • 目前AES,已经逐步取代DES、3DES,成为首选的对称密码算法

二、非对称加密,也称公开密钥
概念:加密和解密用不同的密钥的加密技术,叫非对称加密。
典型的加密方式:RSA算法
加密步骤:

  • 消息接收者端生成一对公钥和私钥,其中公钥公开出去,给消息发送者加密用;私钥自己保管,不对外泄露。
  • 任何人都可以拿到公钥,用公钥加密后将密文发送给接收者。
  • 由于私钥只有原来的接收者有,所以其他人就算用公钥去解密,也是没用的。
  • 接收者拿到密文后,用原来保管的私钥,进行解密拿到明文。
    流程图:
    非对称加密

三、两种方式各自的缺点:

  • 对称密码的缺点:不能很好地解决密钥配送问题
  • 非对称密码的缺点:加解密速度比较慢

四、混合密码系统
概念:将对称密码和公钥密码的优势相结合的方法
优点:解决了公钥密码速度慢的问题;通过公钥密码解决了对称密码的密钥配送问题。
应用:网络上的密码通信所用的SSL/TSL都运用了混合密码系统。

会话密钥的生成:

  • 为本次通信随机生成的临时密钥
  • 作为对称密码的密钥,用于加密消息,提高速度

加密步骤:

  1. 首先,消息发送者要拥有消息接收者的公钥
  2. 生成会话密钥,作为对称密码的密钥,加密消息
  3. 用消息接收者的公钥,加密会话密钥
  4. 将上两步生成的加密结果,一并发送给消息接收者

最终,发出去的消息包括两部分:

  • 用公钥加密后的会话密钥(非对称加密)
  • 用会话密钥加密的消息(对称加密)

解密步骤:

  1. 接收者拿到用公钥加密后的会话密钥的消息,用自己的私钥进行解密,得到真实的密钥
  2. 拿到步骤1中解密后的密钥,用该密钥解密消息内容。

示意图:

混合加密.png

解密.png

五、混合加密的一些思考

1. 为什么加密消息主体要用对称加密?
因为消息主体信息量大,发送频繁,而对称加密速度快,效率高。

2. 为什么加密会话密钥要用非对称加密?
因为会话密钥一般比较短,而且通常只需要发送一次即可,所以对速度要求不高,但对安全性要求很高,非对称加密满足这个要求。

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