非对称加密技术详解：原理、优缺点及常见算法

非对称加密技术详解：原理、优缺点及常见算法

引用

CSDN

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https://blog.csdn.net/blog_programb/article/details/145405956

非对称加密（公钥加密）是现代密码学的重要技术，它通过一对密钥（公钥和私钥）实现信息的安全传输。本文将详细介绍非对称加密的工作原理、优缺点以及常见算法，并通过对比对称加密的方式帮助读者更好地理解这一技术。

非对称加密的工作原理

非对称加密依赖于一对密钥：公钥和私钥。公钥可以公开给任何人，用于加密信息；而私钥则由密钥的持有者保密，用于解密用公钥加密的信息。

当A想要给B发送加密消息时，A使用B的公钥对消息进行加密。加密过程通常是将明文转换为数字，然后使用公钥进行加密。B收到密文后，使用自己的私钥进行解密，得到原始的消息。

非对称加密的优点

1. 安全性高：由于公钥和私钥是不同的，攻击者无法从公钥中推断出私钥，因此非对称加密提供了较高的安全性。
2. 公钥分发方便：公钥可以公开给任何人，无需通过安全渠道传输，这简化了密钥的分发和管理。
3. 数字签名：非对称加密可以用于数字签名，确保消息的完整性和真实性。
4. 密钥管理方便：相对于对称加密需要管理多个密钥，非对称加密只需要管理一对公钥和私钥，管理起来更为方便。

非对称加密的缺点

1. 加密和解密速度慢：由于非对称加密需要进行复杂的数学计算，因此它的加密和解密速度通常比对称加密慢得多。
2. 密钥长度大：为了确保安全性，非对称加密通常需要使用较长的密钥长度，这会增加密钥的长度和存储空间。
3. 密钥管理复杂：虽然非对称加密的密钥管理相对简单，但密钥的生成、分发、备份和轮换等过程仍然需要仔细管理，以确保安全性。

常见的非对称加密算法

常见的非对称加密算法包括RSA、DSA、ECC（椭圆曲线密码编码学）等。这些算法各有优缺点，适用于不同的应用场景。例如，RSA算法是最常用的非对称加密算法之一，广泛应用于数字证书、SSL/TLS协议等领域；而ECC算法则因其较短的密钥长度和较高的安全性而在移动设备、物联网等领域得到广泛应用。

对称加密的特点

对称加密使用同一密钥完成加密和解密过程，具有以下特点：

• 解密速度较快
• 适用于大量数据的快速加密与解密操作
• 当通信双方已经存在一种安全渠道预先协商好共同使用的秘密密钥时，可以直接采用该共享密钥来进行后续消息的安全传输
• 常见应用场景包括文件存储、数据库记录保护以及内部网络内的节点间通讯等不需要频繁变更参与成员身份验证的应用环境内

常见对称加密算法

• DES（Data Encryption Standard）：数据加密标准，尽管由于密钥长度较短（56位），现在安全性被认为较低。
• 3DES（Triple DES）：作为DES的加强版本，在原有基础上提高了安全性。
• AES（Advanced Encryption Standard）：高级加密标准，目前广泛应用，被认为是更为安全的选择之一。
• RC4（Rivest Cipher 4）：一种流加密算法，曾经非常流行，但在发现某些弱点之后应用有所减少。

AES的工作机制

AES（高级加密标准）是一种对称加密算法，意味着相同的密钥既用于加密也用于解密过程。下面简要介绍了AES的工作机制：

1. 输入准备：明文和密钥均需为特定长度的数据块，如AES-128则明文分组大小固定为128位。
2. 初始轮转换：初始状态下，会将明文与扩展后的子密钥进行异或运算。
3. 多轮变换：每一轮包括四个不同的阶段：字节替代、行移位、列混淆以及轮密钥加法。
4. 最终轮次不执行列混淆步骤
5. 加密完成得到密文