网站跳转qq链接怎么做的,成都有哪十大装饰公司,软件工程师证,没有网的电脑怎么安装wordpress安全算法#xff08;二#xff09;#xff1a;共享密钥加密、公开密钥加密、混合加密和迪菲-赫尔曼密钥交换
本章介绍了共享密钥加密、公开密钥加密#xff0c;和两种加密方法混合使用的混合加密方法#xff1b;最后介绍了迪菲-赫尔曼密钥交换。
加密数据的方法可以分为…安全算法二共享密钥加密、公开密钥加密、混合加密和迪菲-赫尔曼密钥交换
本章介绍了共享密钥加密、公开密钥加密和两种加密方法混合使用的混合加密方法最后介绍了迪菲-赫尔曼密钥交换。
加密数据的方法可以分为两种:加密和解密都使用相同密钥的“共享密钥加密”和分别使用不同密钥的“公开密钥加密”。以下将分别介绍。
共享密钥加密
共享密钥加密是加密和解密都使用相同密钥的一种加密方式。由于使用的密钥相同所以这种算法也被称为**“对称加密”**。 假设 A 准备通过互联网向 B 发送数据。由于有被窃听的风险所以需要把想要保密的数据加密后再发送。A使用密钥加密数据后再发送给B。B 收到密文后使用相同的密钥对其进行解密。这样B 就取得了原本的数据。只要是加密好的数据就算被第三者恶意窃听也无须担心。
*实现共享密钥加密的算法有凯撒密码、AES、DES、动态口令等其中 AES 的应用最为广泛。
AES: Advanced Encryption Standard
DES: Data Encryption Standard
共享密钥加密中存在的问题 B收到A发送密文时密文可能已经被窃听。假设A和B无法直接沟通B不知道加密时使用的什么密钥。A 需要通过某种手段将密钥交给 B。和密文一样A 又在互联网上向 B 发送了密钥。B 使用收到的密钥对密文进行解密。但是该密钥也有可能会被 X 窃听。这样一来 X 也可以使用密钥对密文进行解密了。 为了解决这个问题需要找到可以把密钥安全送出的方法即“密钥分配问题”。要想解决这个问题可以使用**“密钥交换协议”和“公开密钥加密”**两种方法。
公开密钥加密
公开密钥加密是加密和解密使用不同密钥的一种加密方法。由于使用的密钥不同所以这种算法也被称为“非对称加密”。加密用的密钥叫作**“公开密钥”**解密用的叫作“私有密钥”。 假设 A 准备通过互联网向 B 发送数据。首先需要由接收方 B 来生成公开密钥 P 和私有密钥 S 。然后把公开密钥发送给A。A 使用 B 发来的公开密钥加密数据。A 将密文发送给 BB 再使用私有密钥对密文进行解密。这样B 就得到了原本的数据。 *实现公开密钥加密的算法有RAS 算法、椭圆曲线加密算法等,其中使用最为广泛的是 RSA 算法。
与共享密钥加密不同的是 公开密钥加密不会出现密钥分配问题。
公开密钥和密文都是通过互联网传输的因此可能会被 X 窃听。但是使用公开密钥无法解密密文因此 X 也无法得到原本的数据。 此外,在和多人传输数据时,使用公开密钥加密十分方便。 公开密钥是不怕被人知道的所以 B 可以把公开密钥发布在网上。与此相反私有密钥不能被人知道必须严密保管。假设有许多人都想向 B 发送数据。想发送数据的人首先在网上取得 B 发布的公开密钥。然后用它加密要发送的数据。最后把密文发给 B。
B 用私有密钥对收到的密文进行解密取得原本的数据。这种情况就不需要为每个发送对象都准备相对应的密钥了。需要保密的私有密钥仅由接收方保管所以安全性也更高。 公开密钥加密中存在的问题
“中间人攻击“ X 把公开密钥 PB 替换成自己的公开密钥 PX。A 使用公开密钥 PX 对数据加密。当A把想要给B的密文发送出去后X接收了这个密文。这个密文由X 生成的公开密钥PX 加密而成所以 X 可以用自己的私有密钥 SX 对密文进行解密。接下来X 用 B 生成的公开密钥 PB 加密数据。X把密文发送给B这个密文由B发出的公开密钥PB 加密而成所以B可以用自己的私有密钥 SB 来解密。
从收到密文到解密密文都没发生任何问题因此 B 也意识不到数据已经被窃听。 公开密钥的可靠性会出现问题就是因为 A 无法判断收到的公开密钥是否来自 B。要想解决这个问题就要用到之后会讲到的**“数字证书”**。
公开密钥加密还有一个问题那就是加密和解密都比较耗时所以这种方法不适用 于持续发送零碎数据的情况。要想解决这个问题就要用到**“混合加密”**。
*考虑到加密所需的计算流程算法必须满足如下条件。
① 可以使用某个数值对数据进行加密计算。
② 使用另一个数值对加密数据进行计算就可以让数据恢复原样。
③ 无法从一种密钥推算出另一种密钥。
混合加密
共享密钥加密存在无法安全传输密钥的密钥分配问题公开密钥加密又存在加密解密速度较慢的问题。结合这两种方法以实现互补的一种加密方法就是混合加密。 在混合加密中要用处理速度较快的共享密钥加密对数据进行加密。不过加密时使用的密钥则需要用没有密钥分配问题的公开密钥加密进行处理。 使用处理速度较快的共享密钥加密对数据进行加密。加密时所用的密钥在解密时也要用到因此 A 需要把密钥发送给 B。将密钥通过公开密钥加密进行加密后A 就可以将其安全地发送给 B 了。因此作为接收方B 需要事先生成公开密钥 P 和私有密钥 S 。然后B 将公开密钥发送给 A。 A 使用收到的公开密钥对共享密钥加密中需要使用的密钥进行加密并将加密后的密钥法发送给B。B 使用私有密钥对密钥进行解密。 接下来A 只要将使用这个密钥加密好的数据发送给 B 即可。加密数据时使用的是处理速度较快的共享密钥加密。
像这样混合加密在安全性和处理速度上都有优势。能够为网络提供通信安全的 SSL 协议也应用了混合加密方法。SSL 是 Secure Sockets Layer安全套接层的简写该协议经过版本升级后现在已正式命名为 TLSTransport Layer Security传输层安全。但是SSL 这个名字在人们心中已经根深蒂固因此该协议现在也常被称为 SSL 协议或者 SSL / TLS 协议。
迪菲-赫尔曼密钥交换
迪菲 - 赫尔曼Diffie-Hellman密钥交换是一种可以在通信双方之间安全交换密钥的方法。这种方法通过将双方共有的秘密数值隐藏在公开数值相关的运算中来实现双方之间密钥的安全交换。 假设有一种方法可以合成两个密钥。使用这种方法来合成密钥 P 和密钥 S就会得到由这两个密钥的成分所构成的密钥 P-S。这种方法有三个特征
一、即使持有密钥 P 和合成的密钥 P-S, 也无法把密钥 S 单独取出来。即密钥之间可以合成但不能分解。
二、不管是怎样合成而来的密钥都可以把它作为新的元素继续与别的密钥进行合成。即使用密钥 P 和密钥 P-S还能合成出新的密钥 P-P-S。
三、密钥的合成结果与合成顺序无关,只与用了哪些密钥有关。如下图。 应用实例 通过图示方法A 和 B 都得到了密钥 P-SA-SB。这个密钥将作为 “加密密钥”和“解密密钥”来使用。 由于密钥无法被分解 所以 X 无法取得私有密钥 SA 和 SB。在公开的密钥中X无法用自己 窃听到的密钥合成出 P-SA-SB因此这种交换方式是安全的。 以上用公式来表示这种密钥交换法。用 P、G 两个整数来表示一开始生成的公开密钥 P。其中 P 是一 个非常大的素数而 G 是素数 P 所对应的生成元或者“原根”中的一个。
A 和 B 分别准备了各自的秘密数字 X 和 Y。X 和 Y 都必须小于 P-2。
A 和 B 分别计算“(G 的 秘密数字次方)mod P”。mod 运算就是取余运算 。“ G mod P”就是计算G 除以P 后的余数。此处的运算等同于概念意义上的“合成”
然后A和B交换以上计算结果并计算这个值的秘密数字次方然后再mod P。最后会得到相同结果。 同理窃听者X无法获得最终结果。 *根据素数 P、生成元 G 和“G^X mod P”求出 X 的问题就是“离散对数问题”,人们至今还未找到这个问题的解法,而迪菲 - 赫尔曼密钥交换正是利用了这个数学难题。
实际上双方并没有交换密钥而是生成了密钥。因此该方法又被叫作**“迪菲 - 赫尔曼密钥协议”**。
参考资料我的第一本算法书 (石田保辉 宮崎修一)
