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非對稱加密有哪些

發布時間: 2022-10-02 18:04:07

1. 非對稱加密演算法是什麼

非對稱加密(公鑰加密):指加密和解密使用不同密鑰的加密演算法,也稱為公私鑰加密。假設兩個用戶要加密交換數據,雙方交換公鑰,使用時一方用對方的公鑰加密,另一方即可用自己的私鑰解密。如果企業中有n個用戶,企業需要生成n對密鑰,並分發n個公鑰。假設A用B的公鑰加密消息,用A的私鑰簽名,B接到消息後,首先用A的公鑰驗證簽名,確認後用自己的私鑰解密消息。由於公鑰是可以公開的,用戶只要保管好自己的私鑰即可,因此加密密鑰的分發將變得 十分簡單。同時,由於每個用戶的私鑰是唯一的,其他用戶除了可以通過信息發送者的公鑰來驗證信息的來源是否真實,還可以通過數字簽名確保發送者無法否認曾發送過該信息。

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2. 非對稱加密的主要演算法有哪些

非對稱加密(公鑰加密):指加密和解密使用不同密鑰的加密演算法,也稱為公私鑰加密。假設兩個用戶要加密交換數據,雙方交換公鑰,使用時一方用對方的公鑰加密,另一方即可用自己的私鑰解密。如果企業中有n個用戶,企業需要生成n對密鑰,並分發n個公鑰。假設A用B的公鑰加密消息,用A的私鑰簽名,B接到消息後,首先用A的公鑰驗證簽名,確認後用自己的私鑰解密消息。由於公鑰是可以公開的,用戶只要保管好自己的私鑰即可,因此加密密鑰的分發將變得 十分簡單。同時,由於每個用戶的私鑰是唯一的,其他用戶除了可以通過信息發送者的公鑰來驗證信息的來源是否真實,還可以通過數字簽名確保發送者無法否認曾發送過該信息。

3. 常見的非對稱加密演算法包括

包括rsa加密和橢圓加密演算法。

4. 非對稱加密的代表例子有哪些

非對稱加密主要演算法:RSA、Elgamal、背包演算法、Rabin、D-H、ECC(橢圓曲線加密演算法)。
使用最廣泛的是RSA演算法,Elgamal是另一種常用的非對稱加密演算法。
經典的非對稱加密演算法如RSA演算法等安全性都相當高.
非對稱加密的典型應用是數字簽名。

5. 什麼是非對稱加密

它是和對稱加密相對應的。

對稱加密是比較原始的加密手段,它的特點就是加密的密碼和解密的密碼是同一個,比如說壓縮軟體就是,即你在壓縮包上加的密碼是什麼,解密的密碼也必須是這個。很顯然,對稱加密的好處是簡單快捷,壞處是保密性不佳,你得告訴對方這個密碼才行,即中間必須存在一個雙方交流密碼的過程,這就產生了被人竊去的危險——別人要是竊去了這個密碼,那信息也就暴露了。

非對稱加密則是,想要加密一個文件,需要生出兩個密碼,一個公開密碼,一個私人密碼。比如說你想讓對方給你發涉密文件,你就用非對稱加密工具生出公私兩個密碼,然後把公開密碼發給他,對方就用這個公開密碼對要傳來的文檔進行加密,然後把這個用公開密碼加密的文件發給你,你就可以用你的私人密碼進行解密。對方或別人僅僅知道公開密碼,無法就此逆推出私人密碼,所以能夠保證私人密碼的安全性,也就保證了傳輸過程的保密性,涉密文件不會就此被人解密(別人偷去無用,因為沒有私人密碼,無法解開)。這就是非對稱加密在涉密文件傳輸的應用。

如果把上邊這個過程反過來,非對稱加密則會實現另一種用途,電子簽名。比如說你發了一份文件,別人怎麼會知道這個文件就是你發的,而不是別人冒用你的身份發的呢?就算有你的親筆簽名,可架不住有筆跡摹仿高手呢。這種時候,你就可以用你的私有密碼對這份公開的文件進行加密,然後再把公開密碼隨同公布。如果別人用你公布的公開密碼能夠對此文件進行解密,如此便可以就此驗證出加密者就是你本人,它的安全性很高,其保密性比真正的筆跡更要安全。

非對稱應用的這兩個過程可以各簡縮成四個字,就是傳輸涉密文件時,「(用密碼)加私(人密碼)」,電子簽名(驗明發文者正身)時,是「(人密碼)加公(開密碼)」。

可以看出,非對稱加密的好處就是保密性好,因為中間不需要雙方交流私人密碼的過程——只需要交流公開密碼,而這個公開密碼第三方偷去了沒用(無法就它推導出私人密碼),不好處也很明顯,就是過程相對復雜,解密效率不及對稱式的。

嗯,非對稱加密對比對稱加密,還有一個明顯的不同點,即加密者自己無法解密。對方得到公開密碼後,用它對文件進行加密後,這個加密後的文件,對方雖然是生成者,可他自己也沒法解密。這一點和對稱加密截然不同。

所以,要是需要雙方或多方交流重要、敏感的信息,還是用非對稱加密為宜。但若是自個兒保密用的,或是文件密級不是那麼高的,綜合看來大概用對稱加密更好。

6. 非對稱加密演算法

如果要給世界上所有演算法按重要程度排個序,那我覺得「公鑰加密演算法」一定是排在最前邊的,因為它是現代計算機通信安全的基石,保證了加密數據的安全。

01 對稱加密演算法

在非對稱加密出現以前,普遍使用的是對稱加密演算法。所謂對稱加密,就是加密和解密是相反的操作,對數據進行解密,只要按加密的方式反向操作一遍就可以獲得對應的原始數據了,舉一個簡單的例子,如果要對字元串"abc"進行加密,先獲取它們的ANSCII碼為:97 98 99;密鑰為+2,加密後的數據就是:99 100 101,將密文數據發送出去。接收方收到數據後對數據進行解密,每個數據減2,就得到了原文。當然這只是一個非常簡單的例子,真實的對稱加密演算法會做得非常復雜,但這已經能夠說明問題了。

這樣的加密方法有什麼缺點呢?首先缺點一:密鑰傳遞困難;想想看如果兩個人,分別是Bob和Alice,Bob要給Alice發消息,那Bob就要把密鑰通過某種方式告訴Alice,有什麼可靠的途徑呢?打電話、發郵件、寫信...等等方式好像都不靠譜,都有被竊取的風險,也只有兩人見面後當面交流這一種方式了;缺點二:密鑰數量會隨著通信人數的增加而急劇增加,密鑰管理將會是一個非常困難的事情。

02 非對稱加密演算法

1976年,兩位美國計算機學家,提出了Diffie-Hellman密鑰交換演算法。這個演算法的提出了一種嶄新的構思,可以在不直接傳遞密鑰的情況下,完成解密。這個演算法啟發了其他科學家,讓人們認識到,加密和解密可以使用不同的規則,只要這兩種規則之間存在某種對應的關系即可,這樣就避免了直接傳遞密鑰。這種新的加密模式就是「非對稱加密演算法」。

演算法大致過程是這樣的:

(1)乙方 生成兩把密鑰(公鑰和私鑰)。公鑰是公開的,任何人都可以獲得,私鑰則是保密的。

(2)甲方獲取乙方的公鑰,然後用它對信息加密。

(3)乙方得到加密後的信息,用私鑰解密。

如果公鑰加密的信息只有私鑰解得開,那麼只要私鑰不泄漏,通信就是安全的。

03 RSA非對稱加密演算法

1977年,三位數學家Rivest、Shamir 和 Adleman 設計了一種演算法,可以實現非對稱加密。這種演算法用他們三個人的名字命名,叫做RSA演算法。

從那時直到現在,RSA演算法一直是最廣為使用的"非對稱加密演算法"。毫不誇張地說,只要有計算機網路的地方,就有RSA演算法。這種演算法非常可靠,密鑰越長,它就越難破解。根據已經披露的文獻,目前被破解的最長RSA密鑰是768個二進制位。也就是說,長度超過768位的密鑰,還無法破解(至少沒人公開宣布)。因此可以認為,1024位的RSA密鑰基本安全,2048位的密鑰極其安全。

公鑰加密 -> 私鑰解密

只有私鑰持有方可以正確解密,保證通信安全

私鑰加密 -> 公鑰解密

所有人都可以正確解密,信息一定是公鑰所對應的私鑰持有者發出的,可以做簽名

04 質數的前置知識

RSA的安全性是由大數的質因數分解保證的。下面是一些質數的性質:

1、任意兩個質數構成素質關系,比如:11和17;

2、一個數是質數,另一個數只要不是前者的倍數,兩者就構成素質關系,比如3和10;

3、如果兩個數之中,較大的那個是質數,則兩者構成互質關系,比如97和57;

4、1和任意一個自然數都是互質關系,比如1和99;

5、p是大於1的整數,則p和p-1構成互質關系,比如57和56;

6、p是大於1的奇數,則p和p-2構成互質關系,比如17和15

05 RSA密鑰生成步驟

舉個「栗子「,假如通信雙方為Alice和Bob,Alice要怎麼生成公鑰和私鑰呢?

St ep 1:隨機選擇兩個不相等的質數p和q;

Alice選擇了3和11。(實際情況中,選擇的越大,就越難破解)

S tep 2 :計算p和q的乘積n;

n = 3*11 = 33,將33轉化為二進制:100001,這個時候密鑰長度就是6位。

Step 3 :計算n的歐拉函數φ(n);

因為n可以寫為兩個質數相乘的形式,歐拉函數對於可以寫成兩個質數形式有簡單計算方式

φ(n) = (p-1)(q-1)

Step 4 :隨機選擇一個整數e,條件是1< e < φ(n),且e與φ(n) 互質;

愛麗絲就在1到20之間,隨機選擇了3

Step 5 :計算e對於φ(n)的模反元素d

所謂模反元素,就是指有一個整數d,可以使得ed被φ(n)除的余數為1

Step 6 :將n和e封裝成公鑰,n和d封裝成私鑰;

在上面的例子中,n=33,e=3,d=7,所以公鑰就是 (33,3),私鑰就是(33, 7)。

密鑰生成步驟中,一共出現了六個數字,分別為:

素質的兩個數p和q,乘積n,歐拉函數φ(n),隨機質數e,模反元素d

這六個數字之中,公鑰用到了兩個(n和e),其餘四個數字都是不公開的,可以刪除。其中最關鍵的是d,因為n和d組成了私鑰,一旦d泄漏,就等於私鑰泄漏。

那麼,有無可能在已知n和e的情況下,推導出d?

(1)ed 1 (mod φ(n))。只有知道e和φ(n),才能算出d。

(2)φ(n)=(p-1)(q-1)。只有知道p和q,才能算出φ(n)。

(3)n=pq。只有將n因數分解,才能算出p和q。

結論是如果n可以被因數分解,d就可以算出,也就意味著私鑰被破解。

BUT!

大整數的因數分解,是一件非常困難的事情。目前,除了暴力破解,還沒有發現別的有效方法。

維基網路這樣寫道:

"對極大整數做因數分解的難度決定了RSA演算法的可靠性。換言之,對一極大整數做因數分解愈困難,RSA演算法愈可靠。

假如有人找到一種快速因數分解的演算法,那麼RSA的可靠性就會極度下降。但找到這樣的演算法的可能性是非常小的。今天只有較短的RSA密鑰才可能被暴力破解。到現在為止,世界上還沒有任何可靠的攻擊RSA演算法的方式。

只要密鑰長度足夠長,用RSA加密的信息實際上是不能被解破的。"

06 RSA加密和解密過程

1、加密要用公鑰(n,e)

假設鮑勃要向愛麗絲發送加密信息m,他就要用愛麗絲的公鑰 (n,e) 對m進行加密。

所謂"加密",就是算出下式的c:

愛麗絲的公鑰是 (33, 3),鮑勃的m假設是5,那麼可以算出下面的等式:

於是,c等於26,鮑勃就把26發給了愛麗絲。

2、解密要用私鑰(n,d)

愛麗絲拿到鮑勃發來的26以後,就用自己的私鑰(33, 7) 進行解密。下面的等式一定成立(至於為什麼一定成立,證明過程比較復雜,略):

也就是說,c的d次方除以n的余數為m。現在,c等於26,私鑰是(33, 7),那麼,愛麗絲算出:

因此,愛麗絲知道了鮑勃加密前的原文就是5。

至此,加密和解密的整個過程全部完成。整個過程可以看到,加密和解密使用不用的密鑰,且不用擔心密鑰傳遞過程中的泄密問題,這一點上與對稱加密有很大的不同。由於非對稱加密要進行的計算步驟復雜,所以通常情況下,是兩種演算法混合使用的。

07 一些其它的

在Part 5的第五步,要求一定要解出二元一次方程的一對正整數解,如果不存在正整數解,這該怎麼辦?

擴展歐幾里得演算法給出了解答:

對於不完全為 0 的非負整數 a,b,gcd(a,b)表示 a,b 的最大公約數,必然存在整數對 x,y ,使得 gcd(a,b)=ax+by;

第五步其實等價於:ed - kφ(n) = 1, e與φ(n)又互質,形式上完全與擴展歐幾里得演算法的一致,所以一定有整數解存在。

Reference:

http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/07/rsa_algorithm_part_two.html

7. 非對稱加密有哪些

非對稱加密(asymmetric cryptography),也稱為公開密鑰加密(Public-key cryptography),是密碼學的一種演算法,它需要兩個密鑰,一個是公開密鑰,另一個是私有密鑰。顧名思義,公鑰可以任意對外發布;而私鑰必須由用戶自行嚴格秘密保管,絕不透過任何途徑向任何人提供,也不會透露給要通信的另一方,即使他被信任。

8. 非對稱加密演算法有哪些

RSA:RSA 是一種目前應用非常廣泛、歷史也比較悠久的非對稱秘鑰加密技術,在1977年被麻省理工學院的羅納德·李維斯特(Ron Rivest)、阿迪·薩莫爾(Adi Shamir)和倫納德·阿德曼(Leonard Adleman)三位科學家提出,由於難於破解,RSA 是目前應用最廣泛的數字加密和簽名技術,比如國內的支付寶就是通過RSA演算法來進行簽名驗證。它的安全程度取決於秘鑰的長度,目前主流可選秘鑰長度為 1024位、2048位、4096位等,理論上秘鑰越長越難於破解,按照維基網路上的說法,小於等於256位的秘鑰,在一台個人電腦上花幾個小時就能被破解,512位的秘鑰和768位的秘鑰也分別在1999年和2009年被成功破解,雖然目前還沒有公開資料證實有人能夠成功破解1024位的秘鑰,但顯然距離這個節點也並不遙遠,所以目前業界推薦使用 2048 位或以上的秘鑰,不過目前看 2048 位的秘鑰已經足夠安全了,支付寶的官方文檔上推薦也是2048位,當然更長的秘鑰更安全,但也意味著會產生更大的性能開銷。

DSA:既 Digital Signature Algorithm,數字簽名演算法,他是由美國國家標准與技術研究所(NIST)與1991年提出。和 RSA 不同的是 DSA 僅能用於數字簽名,不能進行數據加密解密,其安全性和RSA相當,但其性能要比RSA快。

ECDSA:Elliptic Curve Digital Signature Algorithm,橢圓曲線簽名演算法,是ECC(Elliptic curve cryptography,橢圓曲線密碼學)和 DSA 的結合,橢圓曲線在密碼學中的使用是在1985年由Neal Koblitz和Victor Miller分別獨立提出的,相比於RSA演算法,ECC 可以使用更小的秘鑰,更高的效率,提供更高的安全保障,據稱256位的ECC秘鑰的安全性等同於3072位的RSA秘鑰,和普通DSA相比,ECDSA在計算秘鑰的過程中,部分因子使用了橢圓曲線演算法。

9. 非對稱加密演算法有哪些,安全性能對比

常見的非對稱加密演算法有:RSA、ECC(移動設備用)、Diffie-Hellman、El Gamal、DSA(數字簽名用)


Hash演算法
Hash演算法特別的地方在於它是一種單向演算法,用戶可以通過Hash演算法對目標信息生成一段特定長度的唯一的Hash值,卻不能通過這個Hash值重新獲得目標信息。因此Hash演算法常用在不可還原的密碼存儲、信息完整性校驗等。


常見的Hash演算法有MD2、MD4、MD5、HAVAL、SHA
加密演算法的效能通常可以按照演算法本身的復雜程度、密鑰長度(密鑰越長越安全)、加解密速度等來衡量。上述的演算法中,除了DES密鑰長度不夠、MD2速度較慢已逐漸被淘汰外,其他演算法仍在目前的加密系統產品中使用。

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