加密解密算法与通讯安全（四）

非对称加密算法

对称加密算法指加密解密用同一密钥，那么非对称加密就是加密解密用不同的密钥。加密算法一次生成两个密钥，一个叫做公钥，一个较为密钥。公钥加密的数据，用密钥解密；密钥加密的数据，用公钥来解密（有些非对称加密算法，只能用密钥加密，公钥解密，或只能用密钥加密，公钥解密）。

非对称加密算法的确神奇，其理论的基础来自于数论。例如RSA算法建立在数论中的“大数分解和素数检测”的理论基础上。而ElGamal和ECC算法基于的则是数论中的“离散对数问题”。数学中的最后一个未找到应用场景的分支学科——数论，终于在加密学领域，找到了应用场景，这不得不说是个奇迹。

非对称加密算法的加入，使得加密算法得以真正的完整，他有这举足轻重的作用。他很好的解决了对称加密算法的缺陷。

 

通讯模型

客户端要将数据data发送给服务器端，客户端向服务器端发起对话请求，服务器端生成一对密钥——公钥Gkey和私钥Skey。将Gkey发送给客户端，客户端使用Gkey对数据data进行加密，获得密文C，将C发给服务器端，服务器端使用自己的Skey解密，获得数据data，完成后续业务逻辑。

 

从上面的通讯模型中可以看到，在网络中传输的只有密文C、和公钥Gkey。而私钥Skey不会在网络中传输，攻击者只能获取到公钥，无法对解密密文C，也就保证了数据的安全性。详细的分析下通讯中面临的四种威胁：

• 截获：同样网络中传输的是密文，即时被截获，攻击者没有私钥，也无法解析密文。所以可以很好的防范截获威胁。
• 中断：对于针对可用性的攻击，由于一般都是基于底层协议的攻击，所以一般很难防范。
• 篡改：由于数据是密文传输的，攻击者没有私钥，无法解析，更无法伪造了。
• 伪造：对于数据的伪造，和摘要算法一样，可以防范，但对于伪造的发送方，对称加密算法和摘要算法一样，比较的无力。

截获	中断	篡改	伪造
O	X	O	X

 

和对称加密算法一样，只能对通信中的截获、篡改有防范作用，对其他两个中断、伪造威胁都无法防范。

而由于非对称加密算法，很好的解决了对称加密算法中密钥交换的问题，所以其有着很不错的应用场景，可以说是一种通用的加密模型。

 

算法优缺点

那么非对称加密算法就没有缺点吗？也不是，首先，我们看上面的通讯模型，他比对称加密算法的通讯模型来的复杂，存在着两次请求/响应。此外，非对称加密算法的计算可能会很慢，比对称加密算法来慢得多。

所以，非对称加密算法在解决了对称加密算法的缺陷后，存在着一些性能问题，比较通用的解决办法是将两种加密算法进行结合——先使用非对称加密算法传递临时的对称加密算法的密钥，密钥传递完成后，再使用更快的对称加密算法来进行真正的数据通信。

 

 

典型的非对称加密算法有RSA/ElGamal/ECC算法，除了这两个算法外，还有一个DH算法，其比较的另类，其设计的初衷就是解决对称加密算法中密钥安全交换的问题。其通讯模型如下：

所有客户端生成一堆公钥CGkey和私钥CSkey，将AGkey发给服务器端。服务器端通过AGkey生成服务器端的公钥SGkey和私钥SSkey，并将SGkey发还给客户端。客户端通过CSkey与SGkey生成对称加密算法的密钥key，服务器端通过CGkey和SSkey生成相同的密钥key。后续客户端和服务器端都是用各自的密钥key来通信。

不得不说，这又是一个多么神奇的算法。但是他的确存在。并且早于其他的非对称加密算法。