A. 用圖示說明對稱加密技術和非對稱加密技術相結合（即數字信封技術）的工作過程。
數字信封技術用於保證資料在傳輸過程中的安全。對稱密鑰加密和公鑰加密技術各有其優缺點，對稱密鑰加密演算法效率高，但密鑰的憤發和管理都很困難；而公鑰加密演算法密鑰易於管理和傳遞，但運行效率太低，不適於加密大量的消息，而且它要求被加密的信息塊長度要小於密鑰的長度。數字信封技術結合了密鑰加密技術和公鑰加密技術各自的優點，克服了密鑰加密技術中密鑰分發和管理困難和公鑰加密技術中加解密效率低的缺點，充分利用了密鑰系統的高效性和公鑰系統的靈活性，保證信息在傳輸過程中的靈活性。
數字信封技術首先使用密鑰加密技術對要發送的消息進行加密；再利用公鑰加密技術對密鑰系統中使用的密鑰進行加密。然後把加密的消息和加密的密鑰一起傳送給接收方。其具體的實現方法和步驟如下：
說明：以上圖中的步驟可以解釋為：
①在需要發送信息時，發送方Alice先生成一個對稱密鑰K；
②Alice利用生成的對稱密鑰K和相應的對稱密鑰演算法E（ • ）對要發送的明文消息P進行加密，生成密文C＝Ek（P）；
③然後Alice再用接收方Bob提供的公鑰KpB 對剛才用到的加密明文P的密鑰K進行加密，得到加密後的密鑰Ck；
④Alice把加密後的消息C和加密後的對稱密鑰Ck作為密文一起傳送給Bob。
⑤Bob接收到密文後，先用自己的私鑰解密Ck還原出對稱密鑰K，然後再用得到的K，根據實現商定好的對稱密鑰演算法解密得到明文P。
數字信封技術實際上是使用雙層加密體制。在內層，利用對稱密鑰加密技術，每次傳送消息都可以重新生成新的對稱密鑰，實現了一次一密，保證了信息的安全性。在外層，使用公鑰加密技術對對稱密鑰進行加密，保證對稱密鑰傳輸的安全性。數字信封技術的應用，使資料信息在公共為了中的傳輸有了安全保障。
B. 【深度知識】區塊鏈之加密原理圖示(加密,簽名)
先放一張以太坊的架構圖：
在學習的過程中主要是採用單個模塊了學習了解的，包括P2P,密碼學，網路，協議等。直接開始總結：
秘鑰分配問題也就是秘鑰的傳輸問題，如果對稱秘鑰，那麼只能在線下進行秘鑰的交換。如果在線上傳輸秘鑰，那就有可能被攔截。所以採用非對稱加密，兩把鑰匙，一把私鑰自留，一把公鑰公開。公鑰可以在網上傳輸。不用線下交易。保證數據的安全性。
如上圖，A節點發送數據到B節點，此時採用公鑰加密。A節點從自己的公鑰中獲取到B節點的公鑰對明文數據加密，得到密文發送給B節點。而B節點採用自己的私鑰解密。
2、無法解決消息篡改。
如上圖，A節點採用B的公鑰進行加密，然後將密文傳輸給B節點。B節點拿A節點的公鑰將密文解密。
1、由於A的公鑰是公開的，一旦網上黑客攔截消息，密文形同虛設。說白了，這種加密方式，只要攔截消息，就都能解開。
2、同樣存在無法確定消息來源的問題，和消息篡改的問題。
如上圖，A節點在發送數據前，先用B的公鑰加密，得到密文1，再用A的私鑰對密文1加密得到密文2。而B節點得到密文後，先用A的公鑰解密，得到密文1，之後用B的私鑰解密得到明文。
1、當網路上攔截到數據密文2時， 由於A的公鑰是公開的，故可以用A的公鑰對密文2解密，就得到了密文1。所以這樣看起來是雙重加密，其實最後一層的私鑰簽名是無效的。一般來講，我們都希望簽名是簽在最原始的數據上。如果簽名放在後面，由於公鑰是公開的，簽名就缺乏安全性。
2、存在性能問題，非對稱加密本身效率就很低下，還進行了兩次加密過程。
如上圖，A節點先用A的私鑰加密，之後用B的公鑰加密。B節點收到消息後，先採用B的私鑰解密，然後再利用A的公鑰解密。
1、當密文數據2被黑客攔截後，由於密文2隻能採用B的私鑰解密，而B的私鑰只有B節點有，其他人無法機密。故安全性最高。
2、當B節點解密得到密文1後， 只能採用A的公鑰來解密。而只有經過A的私鑰加密的數據才能用A的公鑰解密成功，A的私鑰只有A節點有，所以可以確定數據是由A節點傳輸過來的。
經兩次非對稱加密，性能問題比較嚴重。
基於以上篡改數據的問題，我們引入了消息認證。經過消息認證後的加密流程如下：
當A節點發送消息前，先對明文數據做一次散列計算。得到一個摘要, 之後將照耀與原始數據同時發送給B節點。當B節點接收到消息後，對消息解密。解析出其中的散列摘要和原始數據，然後再對原始數據進行一次同樣的散列計算得到摘要1, 比較摘要與摘要1。如果相同則未被篡改，如果不同則表示已經被篡改。
在傳輸過程中，密文2隻要被篡改，最後導致的hash與hash1就會產生不同。
無法解決簽名問題，也就是雙方相互攻擊。A對於自己發送的消息始終不承認。比如A對B發送了一條錯誤消息，導致B有損失。但A抵賴不是自己發送的。
在(三)的過程中，沒有辦法解決交互雙方相互攻擊。什麼意思呢？ 有可能是因為A發送的消息，對A節點不利，後來A就抵賴這消息不是它發送的。
為了解決這個問題，故引入了簽名。這里我們將(二)-4中的加密方式，與消息簽名合並設計在一起。
在上圖中，我們利用A節點的私鑰對其發送的摘要信息進行簽名，然後將簽名+原文，再利用B的公鑰進行加密。而B得到密文後，先用B的私鑰解密，然後 對摘要再用A的公鑰解密，只有比較兩次摘要的內容是否相同。這既避免了防篡改問題，有規避了雙方攻擊問題。因為A對信息進行了簽名，故是無法抵賴的。
為了解決非對稱加密數據時的性能問題，故往往採用混合加密。這里就需要引入對稱加密，如下圖:
在對數據加密時，我們採用了雙方共享的對稱秘鑰來加密。而對稱秘鑰盡量不要在網路上傳輸，以免丟失。這里的共享對稱秘鑰是根據自己的私鑰和對方的公鑰計算出的，然後適用對稱秘鑰對數據加密。而對方接收到數據時，也計算出對稱秘鑰然後對密文解密。
以上這種對稱秘鑰是不安全的，因為A的私鑰和B的公鑰一般短期內固定，所以共享對稱秘鑰也是固定不變的。為了增強安全性，最好的方式是每次交互都生成一個臨時的共享對稱秘鑰。那麼如何才能在每次交互過程中生成一個隨機的對稱秘鑰，且不需要傳輸呢？
那麼如何生成隨機的共享秘鑰進行加密呢？
對於發送方A節點，在每次發送時，都生成一個臨時非對稱秘鑰對，然後根據B節點的公鑰 和 臨時的非對稱私鑰 可以計算出一個對稱秘鑰(KA演算法-Key Agreement)。然後利用該對稱秘鑰對數據進行加密，針對共享秘鑰這里的流程如下：
對於B節點，當接收到傳輸過來的數據時，解析出其中A節點的隨機公鑰，之後利用A節點的隨機公鑰 與 B節點自身的私鑰 計算出對稱秘鑰(KA演算法)。之後利用對稱秘鑰機密數據。
對於以上加密方式，其實仍然存在很多問題，比如如何避免重放攻擊(在消息中加入 Nonce )，再比如彩虹表(參考 KDF機制解決 )之類的問題。由於時間及能力有限，故暫時忽略。
那麼究竟應該採用何種加密呢？
主要還是基於要傳輸的數據的安全等級來考量。不重要的數據其實做好認證和簽名就可以，但是很重要的數據就需要採用安全等級比較高的加密方案了。
密碼套件 是一個網路協議的概念。其中主要包括身份認證、加密、消息認證(MAC)、秘鑰交換的演算法組成。
在整個網路的傳輸過程中，根據密碼套件主要分如下幾大類演算法：
秘鑰交換演算法：比如ECDHE、RSA。主要用於客戶端和服務端握手時如何進行身份驗證。
消息認證演算法：比如SHA1、SHA2、SHA3。主要用於消息摘要。
批量加密演算法：比如AES, 主要用於加密信息流。
偽隨機數演算法：例如TLS 1.2的偽隨機函數使用MAC演算法的散列函數來創建一個 主密鑰 ——連接雙方共享的一個48位元組的私鑰。主密鑰在創建會話密鑰（例如創建MAC）時作為一個熵來源。
在網路中，一次消息的傳輸一般需要在如下4個階段分別進行加密，才能保證消息安全、可靠的傳輸。
握手/網路協商階段：
在雙方進行握手階段，需要進行鏈接的協商。主要的加密演算法包括RSA、DH、ECDH等
身份認證階段：
身份認證階段，需要確定發送的消息的來源來源。主要採用的加密方式包括RSA、DSA、ECDSA(ECC加密，DSA簽名)等。
消息加密階段：
消息加密指對發送的信息流進行加密。主要採用的加密方式包括DES、RC4、AES等。
消息身份認證階段/防篡改階段：
主要是保證消息在傳輸過程中確保沒有被篡改過。主要的加密方式包括MD5、SHA1、SHA2、SHA3等。
ECC ：Elliptic Curves Cryptography，橢圓曲線密碼編碼學。是一種根據橢圓上點倍積生成 公鑰、私鑰的演算法。用於生成公私秘鑰。
ECDSA ：用於數字簽名,是一種數字簽名演算法。一種有效的數字簽名使接收者有理由相信消息是由已知的發送者創建的，從而發送者不能否認已經發送了消息(身份驗證和不可否認)，並且消息在運輸過程中沒有改變。ECDSA簽名演算法是ECC與DSA的結合，整個簽名過程與DSA類似，所不一樣的是簽名中採取的演算法為ECC，最後簽名出來的值也是分為r,s。 主要用於身份認證階段 。
ECDH ：也是基於ECC演算法的霍夫曼樹秘鑰，通過ECDH，雙方可以在不共享任何秘密的前提下協商出一個共享秘密，並且是這種共享秘鑰是為當前的通信暫時性的隨機生成的，通信一旦中斷秘鑰就消失。 主要用於握手磋商階段。
ECIES： 是一種集成加密方案,也可稱為一種混合加密方案，它提供了對所選擇的明文和選擇的密碼文本攻擊的語義安全性。ECIES可以使用不同類型的函數：秘鑰協商函數(KA)，秘鑰推導函數(KDF)，對稱加密方案(ENC)，哈希函數(HASH), H-MAC函數(MAC)。
ECC 是橢圓加密演算法，主要講述了按照公私鑰怎麼在橢圓上產生，並且不可逆。 ECDSA 則主要是採用ECC演算法怎麼來做簽名， ECDH 則是採用ECC演算法怎麼生成對稱秘鑰。以上三者都是對ECC加密演算法的應用。而現實場景中，我們往往會採用混合加密(對稱加密，非對稱加密結合使用，簽名技術等一起使用)。 ECIES 就是底層利用ECC演算法提供的一套集成(混合)加密方案。其中包括了非對稱加密，對稱加密和簽名的功能。
<meta charset="utf-8">
這個先訂條件是為了保證曲線不包含奇點。
所以，隨著曲線參數a和b的不斷變化，曲線也呈現出了不同的形狀。比如:
所有的非對稱加密的基本原理基本都是基於一個公式 K = k G。其中K代表公鑰，k代表私鑰，G代表某一個選取的基點。非對稱加密的演算法 就是要保證 該公式 不可進行逆運算( 也就是說G/K是無法計算的 )。 *
ECC是如何計算出公私鑰呢？這里我按照我自己的理解來描述。
我理解，ECC的核心思想就是：選擇曲線上的一個基點G，之後隨機在ECC曲線上取一個點k(作為私鑰)，然後根據k G計算出我們的公鑰K。並且保證公鑰K也要在曲線上。*
那麼k G怎麼計算呢？如何計算k G才能保證最後的結果不可逆呢？這就是ECC演算法要解決的。
首先，我們先隨便選擇一條ECC曲線，a = -3, b = 7 得到如下曲線：
在這個曲線上，我隨機選取兩個點，這兩個點的乘法怎麼算呢？我們可以簡化下問題，乘法是都可以用加法表示的，比如2 2 = 2+2，3 5 = 5+5+5。 那麼我們只要能在曲線上計算出加法，理論上就能算乘法。所以，只要能在這個曲線上進行加法計算，理論上就可以來計算乘法，理論上也就可以計算k*G這種表達式的值。
曲線上兩點的加法又怎麼算呢？這里ECC為了保證不可逆性，在曲線上自定義了加法體系。
現實中，1+1=2，2+2=4，但在ECC演算法里，我們理解的這種加法體系是不可能。故需要自定義一套適用於該曲線的加法體系。
ECC定義，在圖形中隨機找一條直線，與ECC曲線相交於三個點(也有可能是兩個點)，這三點分別是P、Q、R。
那麼P+Q+R = 0。其中0 不是坐標軸上的0點，而是ECC中的無窮遠點。也就是說定義了無窮遠點為0點。
同樣，我們就能得出 P+Q = -R。 由於R 與-R是關於X軸對稱的，所以我們就能在曲線上找到其坐標。
P+R+Q = 0, 故P+R = -Q , 如上圖。
以上就描述了ECC曲線的世界裡是如何進行加法運算的。
從上圖可看出，直線與曲線只有兩個交點，也就是說 直線是曲線的切線。此時P,R 重合了。
也就是P = R, 根據上述ECC的加法體系，P+R+Q = 0, 就可以得出 P+R+Q = 2P+Q = 2R+Q=0
於是乎得到 2 P = -Q (是不是與我們非對稱演算法的公式 K = k G 越來越近了)。
於是我們得出一個結論，可以算乘法，不過只有在切點的時候才能算乘法，而且只能算2的乘法。
假若 2 可以變成任意個數進行想乘，那麼就能代表在ECC曲線里可以進行乘法運算，那麼ECC演算法就能滿足非對稱加密演算法的要求了。
那麼我們是不是可以隨機任何一個數的乘法都可以算呢？ 答案是肯定的。 也就是點倍積 計算方式。
選一個隨機數 k, 那麼k * P等於多少呢？
我們知道在計算機的世界裡，所有的都是二進制的，ECC既然能算2的乘法，那麼我們可以將隨機數k描 述成二進制然後計算。假若k = 151 = 10010111
由於2 P = -Q 所以 這樣就計算出了k P。 這就是點倍積演算法 。所以在ECC的曲線體系下是可以來計算乘法，那麼以為這非對稱加密的方式是可行的。
至於為什麼這樣計算 是不可逆的。這需要大量的推演，我也不了解。但是我覺得可以這樣理解：
我們的手錶上，一般都有時間刻度。現在如果把1990年01月01日0點0分0秒作為起始點，如果告訴你至起始點為止時間流逝了 整1年，那麼我們是可以計算出現在的時間的，也就是能在手錶上將時分秒指針應該指向00：00：00。但是反過來，我說現在手錶上的時分秒指針指向了00：00：00,你能告訴我至起始點算過了有幾年了么？
ECDSA簽名演算法和其他DSA、RSA基本相似，都是採用私鑰簽名，公鑰驗證。只不過演算法體系採用的是ECC的演算法。交互的雙方要採用同一套參數體系。簽名原理如下：
在曲線上選取一個無窮遠點為基點 G = (x,y)。隨機在曲線上取一點k 作為私鑰， K = k*G 計算出公鑰。
簽名過程：
生成隨機數R, 計算出RG.
根據隨機數R,消息M的HASH值H,以及私鑰k, 計算出簽名S = (H+kx)/R.
將消息M,RG,S發送給接收方。
簽名驗證過程：
接收到消息M, RG,S
根據消息計算出HASH值H
根據發送方的公鑰K,計算 HG/S + xK/S, 將計算的結果與 RG比較。如果相等則驗證成功。
公式推論：
HG/S + xK/S = HG/S + x(kG)/S = (H+xk)/GS = RG
在介紹原理前，說明一下ECC是滿足結合律和交換律的，也就是說A+B+C = A+C+B = (A+C)+B。
這里舉一個WIKI上的例子說明如何生成共享秘鑰，也可以參考 Alice And Bob 的例子。
Alice 與Bob 要進行通信，雙方前提都是基於 同一參數體系的ECC生成的 公鑰和私鑰。所以有ECC有共同的基點G。
生成秘鑰階段：
Alice 採用公鑰演算法 KA = ka * G ，生成了公鑰KA和私鑰ka, 並公開公鑰KA。
Bob 採用公鑰演算法 KB = kb * G ，生成了公鑰KB和私鑰 kb, 並公開公鑰KB。
計算ECDH階段：
Alice 利用計算公式 Q = ka * KB 計算出一個秘鑰Q。
Bob 利用計算公式 Q' = kb * KA 計算出一個秘鑰Q'。
共享秘鑰驗證：
Q = ka KB = ka * kb * G = ka * G * kb = KA * kb = kb * KA = Q'
故 雙方分別計算出的共享秘鑰不需要進行公開就可採用Q進行加密。我們將Q稱為共享秘鑰。
在以太坊中，採用的ECIEC的加密套件中的其他內容：
1、其中HASH演算法採用的是最安全的SHA3演算法 Keccak 。
2、簽名演算法採用的是 ECDSA
3、認證方式採用的是 H-MAC
4、ECC的參數體系採用了secp256k1, 其他參數體系 參考這里
H-MAC 全程叫做 Hash-based Message Authentication Code. 其模型如下：
在 以太坊 的 UDP通信時(RPC通信加密方式不同)，則採用了以上的實現方式，並擴展化了。
首先，以太坊的UDP通信的結構如下：
其中，sig是 經過 私鑰加密的簽名信息。mac是可以理解為整個消息的摘要， ptype是消息的事件類型，data則是經過RLP編碼後的傳輸數據。
其UDP的整個的加密，認證，簽名模型如下：
C. 加密那些事--非對稱加密詳解
「非對稱加密也叫公鑰密碼：使用公鑰 加密 ，使用私鑰解密」
在對稱密碼中，由於加密和解密的密鑰是相同的，因此必須向接收者配送密鑰。用於解密的密鑰必須被配送給接收者，這一問題稱為密鑰配送問題。如果使用非對稱加密，則無需向接收者配送用於解密的密鑰，這樣就解決了密鑰配送的問題。
非對稱加密中，密鑰分為加密密鑰和解密密鑰兩種。發送者用加密密鑰對消息進行加密，接收者用解密密鑰對密文進行解密。需理解公鑰密碼，清楚地分加密密鑰和解密密鑰是非常重要的。加密密鑰是發送者加密時使用的，而解密密鑰則是接收者解密時使用的。
加密密鑰和解密密鑰的區別：
a.發送者只需要加密密鑰
b.接收者只需要解密密鑰
c.解密密鑰不可以被竊聽者獲取
d.加密密鑰被竊聽者獲取也沒關系
也就是說，解密密鑰從一開始就是由接收者自己保管的，因此只要將加密密鑰發給發送者就可以解決密鑰配送問題了，而根本不需要配送解密密鑰。
非對稱加密中，加密密鑰一般是公開的。真是由於加密密鑰可以任意公開，因此該密鑰被稱為公鑰(pulickey)。相對地解密密鑰是絕對不能公開的，這個密鑰只能由你自己來使用，因此稱為私鑰(privatekey)****。私鑰不可以被別人知道，也不可以將它發送給別人。
公鑰和私鑰是"一一對應的"，一對公鑰和私鑰統稱為密鑰對(keypair)。由公鑰進行加密的密文，必須使用與該公鑰配對的私鑰才能解密。密鑰對中的兩個密鑰之間具有非常密切的的關系(數學上的關系)。因此公鑰和私鑰不能分別單獨生成。
非對稱加密通訊流程
假設A要給B發一條信息，A是發送者，B是接收者，竊聽者C可以竊聽他們之間的通訊內容。
1.B生成一個包含公鑰和私鑰的密鑰對
私鑰由B自行妥善保管
2.B將自己的公鑰發送給A
B的公鑰被C截獲也沒關系。將公鑰發給A，表示B請A用這個公鑰對消息進行加密並發送給他。
3.A用B的公鑰對消息進行加密
加密後的消息只有B的私鑰才能夠解密。
雖然A擁有B的公鑰，但用B的公鑰是無法對密文進行解密的。
4.A將密文發送給B
密文被C截獲也沒關系，C可能擁有B的公鑰，但是B的公鑰是無法進行解密的。
5.B用自己的私鑰對密文進行解密。
參考下圖
RSA是一種非對稱加密演算法，它的名字由三位開發者。即RonRivest、AdiShamir和LeonardAdleman 的姓氏的首字母組成的（Rivest-Shamir-Leonard）
RSA的加密工程可以用下來公式來表達，如下。
也就是說，RSA的密文是對代表明文的數字的E次方求modN的結果。換句話說，就是將明文自己做E次乘法，然後將其結果除以N求余數，這個余數就是密文。
RSA的加密是求明文的E次方modN，因此只要知道E和N這兩個數，任何人都可以完成加密的運算。所以說E和N是RSA加密的密鑰。也就是說E和N的組合就是公鑰
有一個很容易引起誤解的地方需要大家注意一一E和N這兩個數並不是密鑰對（公鑰和私鑰的密鑰對）。E和N兩個數才組成了一個公鑰，因此我們一般會寫成 「公鑰是(E，N)」 或者 「公鑰是{E, N}" 這樣的形式，將E和N用括弧括起來。
1.3.2 RSA解密
RSA的解密和加密一樣簡單，可以用下面的公式來表達:
也就是說，對表示密文的數字的D次方求modN就可以得到明文。換句話說，將密文自己做D次乘法，在對其結果除以N求余數，就可以得到明文 。
這里所使用的數字N和加密時使用的數字N是相同的。數D和數N組合起來就是RSA的解密密鑰，因此D和N的組合就是私鑰。只有知道D和N兩個數的人才能夠完成解密的運算。
大家應該已經注意到，在RSA中，加密和解密的形式是相同的。加密是求 "E次方的mod N」，而解密則是求 "D次方的modN」，這真是太美妙了。
當然，D也並不是隨便什麼數都可以的，作為解密密鑰的D，和數字E有著相當緊密的聯系。否則，用E加密的結果可以用D來解密這樣的機制是無法實現的。
順便說一句， D是解密〈Decryption）的首字母，N是數字（Number）的首字母 。
RSA加密和解密
聲明該文章僅做個人學習使用，無任何商業用途。
原文鏈接：https://blog.csdn.net/atlansi/article/details/111144109
D. 圖文徹底搞懂非對稱加密（公鑰密鑰）
前文詳細講解了對稱加密及演算法原理。那麼是不是對稱加密就萬無一失了呢？對稱加密有一個天然的缺點，就是加密方和解密方都要持有同樣的密鑰。你可以能會提出疑問：既然要加、解密，當然雙方都要持有密鑰，這有什麼問題呢？別急，我們繼續往下看。
我們先看一個例子，小明和小紅要進行通信，但是不想被其他人知道通信的內容，所以雙方決定採用對稱加密的方式。他們做了下面的事情：
1、雙方商定了加密和解密的演算法
2、雙方確定密鑰
3、通信過程中採用這個密鑰進行加密和解密
這是不是一個看似完美的方案？但其中有一個步驟存在漏洞！
問題出在步驟2：雙方確定密鑰！
你肯定會問，雙方不確定密鑰，後面的加、解密怎麼做？
問題在於確定下來的密鑰如何讓雙方都知道。密鑰在傳遞過程中也是可能被盜取的！這里引出了一個經典問題：密鑰配送問題。
小明和小紅在商定密鑰的過程中肯定會多次溝通密鑰是什麼。即使單方一次確定下來，也要發給對方。加密是為了保證信息傳輸的安全，但密鑰本身也是信息，密鑰的傳輸安全又該如何保證呢？難不成還要為密鑰的傳輸再做一次加密？這樣不就陷入了死循環？
你是不是在想，密鑰即使被盜取，不還有加密演算法保證信息安全嗎？如果你真的有這個想法，那麼趕緊復習一下上一篇文章講的杜絕隱蔽式安全性。任何演算法最終都會被破譯，所以不能依賴演算法的復雜度來保證安全。
小明和小紅現在左右為難，想加密就要給對方發密鑰，但發密鑰又不能保證密鑰的安全。他們應該怎麼辦呢？
有如下幾種解決密鑰配送問題的方案：
非對稱加密也稱為公鑰密碼。我更願意用非對稱加密這種叫法。因為可以體現出加密和解密使用不同的密鑰。
對稱加密中，我們只需要一個密鑰，通信雙方同時持有。而非對稱加密需要4個密鑰。通信雙方各自准備一對公鑰和私鑰。其中公鑰是公開的，由信息接受方提供給信息發送方。公鑰用來對信息加密。私鑰由信息接受方保留，用來解密。既然公鑰是公開的，就不存在保密問題。也就是說非對稱加密完全不存在密鑰配送問題！你看，是不是完美解決了密鑰配送問題？
回到剛才的例子，小明和下紅經過研究發現非對稱加密能解決他們通信的安全問題，於是做了下面的事情：
1、小明確定了自己的私鑰 mPrivateKey，公鑰 mPublicKey。自己保留私鑰，將公鑰mPublicKey發給了小紅
2、小紅確定了自己的私鑰 hPrivateKey，公鑰 hPublicKey。自己保留私鑰，將公鑰 hPublicKey 發給了小明
3、小明發送信息 「周六早10點soho T1樓下見」，並且用小紅的公鑰 hPublicKey 進行加密。
4、小紅收到信息後用自己的私鑰 hPrivateKey 進行解密。然後回復 「收到，不要遲到」 並用小明的公鑰mPublicKey加密。
5、小明收到信息後用自己的私鑰 mPrivateKey 進行解密。讀取信息後心裡暗想：還提醒我不遲到？每次遲到的都是你吧？
以上過程是一次完整的request和response。通過這個例子我們梳理出一次信息傳輸的非對稱加、解密過程：
1、消息接收方准備好公鑰和私鑰
2、私鑰接收方自己留存、公鑰發布給消息發送方
3、消息發送方使用接收方公鑰對消息進行加密
4、消息接收方用自己的私鑰對消息解密
公鑰只能用做數據加密。公鑰加密的數據，只能用對應的私鑰才能解密。這是非對稱加密的核心概念。
下面我用一個更為形象的例子來幫助大家理解。
我有下圖這樣一個信箱。
由於我只想接收我期望與之通信的朋友信件。於是我在投遞口加了一把鎖，這把鎖的鑰匙（公鑰）我可以復制n份，發給我想接受其信件的人。只有這些人可以用這把鑰匙打開寄信口，把信件投入。
相信通過這個例子，可以幫助大家徹底理解公鑰和私鑰的概念。
RSA 是現在使用最為廣泛的非對稱加密演算法，本節我們來簡單介紹 RSA 加解密的過程。
RSA 加解密演算法其實很簡單：
密文=明文^E mod N
明文=密文^D mod N
RSA 演算法並不會像對稱加密一樣，用玩魔方的方式來打亂原始信息。RSA 加、解密中使用了是同樣的數 N。公鑰是公開的，意味著 N 也是公開的。所以私鑰也可以認為只是 D。
我們接下來看一看 N、E、D 是如何計算的。
1、求 N
首先需要准備兩個很大質數 a 和 b。太小容易破解，太大計算成本太高。我們可以用 512 bit 的數字，安全性要求高的可以使用 1024，2048 bit。
N=a*b
2、求 L
L 只是生成密鑰對過程中產生的數，並不參與加解密。L 是 (a-1) 和 (b-1) 的最小公倍數
3、求 E（公鑰）
E 有兩個限制：
1<E<
E和L的最大公約數為1
第一個條件限制了 E 的取值范圍，第二個條件是為了保證有與 E 對應的解密時用到的 D。
4、求 D（私鑰）
D 也有兩個限制條件：
1<D<L
E*D mod L = 1
第二個條件確保密文解密時能夠成功得到原來的明文。
由於原理涉及很多數學知識，這里就不展開細講，我們只需要了解這個過程中用到這幾個數字及公式。這是理解RSA 安全性的基礎。
由於 N 在公鑰中是公開的，那麼只需要破解 D，就可以解密得到明文。
在實際使用場景中，質數 a,b 一般至少1024 bit，那麼 N 的長度在 2048 bit 以上。D 的長度和 N 接近。以現在計算機的算力，暴力破解 D 是非常困難的。
公鑰是公開的，也就是說 E 和 N 是公開的，那麼是否可以通過 E 和 N 推斷出 D 呢？
E*D mod L = 1
想要推算出 D 就需要先推算出 L。L 是 (a-1) 和 (b-1) 的最小公倍數。想知道 L 就需要知道質數 a 和 b。破解者並不知道這兩個質數，想要破解也只能通過暴力破解。這和直接破解 D 的難度是一樣的。
等等，N 是公開的，而 N = a*b。那麼是否可以對 N 進行質因數分解求得 a 和 b 呢？好在人類還未發現高效進行質因數分解的方法，因此可以認為做質因數分解非常困難。
但是一旦某一天發現了快速做質因數分解的演算法，那麼 RSA 就不再安全
我們可以看出大質數 a 和 b 在 RSA 演算法中的重要性。保證 a 和 b 的安全也就確保了 RSA 演算法的安全性。a 和 b 是通過偽隨機生成器生成的。一旦偽隨機數生成器的演算法有問題，導致隨機性很差或者可以被推斷出來。那麼 RSA 的安全性將被徹底破壞。
中間人攻擊指的是在通信雙方的通道上，混入攻擊者。他對接收方偽裝成發送者，對放送放偽裝成接收者。
他監聽到雙方發送公鑰時，偷偷將消息篡改，發送自己的公鑰給雙方。然後自己則保存下來雙方的公鑰。
如此操作後，雙方加密使用的都是攻擊者的公鑰，那麼後面所有的通信，攻擊者都可以在攔截後進行解密，並且篡改信息內容再用接收方公鑰加密。而接收方拿到的將會是篡改後的信息。實際上，發送和接收方都是在和中間人通信。
要防範中間人，我們需要使用公鑰證書。這部分內容在下一篇文章里會做介紹。
和對稱加密相比較，非對稱加密有如下特點：
1、非對稱加密解決了密碼配送問題
2、非對稱加密的處理速度只有對稱加密的幾百分之一。不適合對很長的消息做加密。
3、1024 bit 的 RSA不應該在被新的應用使用。至少要 2048 bit 的 RSA。
RSA 解決了密碼配送問題，但是效率更低。所以有些時候，根據需求可能會配合使用對稱和非對稱加密，形成混合密碼系統，各取所長。
最後提醒大家，RSA 還可以用於簽名，但要注意是私鑰簽名，公鑰驗簽。發信方用自己的私鑰簽名，收信方用對方公鑰驗簽。關於簽名，後面的文章會再詳細講解。
E. 公鑰密碼系統及RSA公鑰演算法
公鑰密碼系統及RSA公鑰演算法
本文簡單介紹了公開密鑰密碼系統的思想和特點，並具體介紹了RSA演算法的理論基礎，工作原理和具體實現過程，並通過一個簡單例子說明了該演算法是如何實現。在本文的最後，概括說明了RSA演算法目前存在的一些缺點和解決方法。
關鍵詞：公鑰密碼體制 ， 公鑰 ，私鑰 ，RSA
§1引言
隨著計算機聯網的逐步實現，Internet前景越來越美好，全球經濟發展正在進入信息經濟時代，知識經濟初見端倪。計算機信息的保密問題顯得越來越重要，無論是個人信息通信還是電子商務發展，都迫切需要保證Internet網上信息傳輸的安全，需要保證信息安全。信息安全技術是一門綜合學科，它涉及資訊理論、計算機科學和密碼學等多方面知識，它的主要任務是研究計算機系統和通信網路內信息的保護方法以實現系統內信息的安全、保密、真實和完整。其中，信息安全的核心是密碼技術。密碼技術是集數學、計算機科學、電子與通信等諸多學科於一身的交叉學科。它不僅能夠保證機密性信息的加密，而且能夠實現數字簽名、身份驗證、系統安全等功能。是現代化發展的重要科學之一。本文將對公鑰密碼系統及該系統中目前最廣泛流行的RSA演算法做一些簡單介紹。
§2公鑰密碼系統
要說明公鑰密碼系統，首先來了解一下不同的加密演算法：目前的加密演算法按密鑰方式可分為單鑰密碼演算法和公鑰密碼演算法。
2.1.單鑰密碼
又稱對稱式密碼，是一種比較傳統的加密方式，其加密運算、解密運算使用的是同樣的密鑰，信息的發送者和信息的接收者在進行信息的傳輸與處理時，必須共同持有該密碼（稱為對稱密碼）。因此，通信雙方都必須獲得這把鑰匙，並保持鑰匙的秘密。
單鑰密碼系統的安全性依賴於以下兩個因素：第一，加密演算法必須是足夠強的，僅僅基於密文本身去解密信息在實踐上是不可能的；第二，加密方法的安全性依賴於密鑰的秘密性，而不是演算法的秘密性，因此，我們沒有必要確保演算法的秘密性（事實上，現實中使用的很多單鑰密碼系統的演算法都是公開的），但是我們一定要保證密鑰的秘密性。
從單鑰密碼的這些特點我們容易看出它的主要問題有兩點：第一，密鑰量問題。在單鑰密碼系統中，每一對通信者就需要一對密鑰，當用戶增加時，必然會帶來密鑰量的成倍增長，因此在網路通信中，大量密鑰的產生﹑存放和分配將是一個難以解決的問題。第二，密鑰分發問題。單鑰密碼系統中，加密的安全性完全依賴於對密鑰的保護，但是由於通信雙方使用的是相同的密鑰，人們又不得不相互交流密鑰，所以為了保證安全，人們必須使用一些另外的安全信道來分發密鑰，例如用專門的信使來傳送密鑰，這種做法的代價是相當大的，甚至可以說是非常不現實的，尤其在計算機網路環境下，人們使用網路傳送加密的文件，卻需要另外的安全信道來分發密鑰，顯而易見，這是非常不智是甚至是荒謬可笑的。
2.2公鑰密碼
正因為單鑰密碼系統存在如此難以解決的缺點，發展一種新的﹑更有效﹑更先進的密碼體制顯得更為迫切和必要。在這種情況下，出現了一種新的公鑰密碼體制，它突破性地解決了困擾著無數科學家的密鑰分發問題，事實上，在這種體制中，人們甚至不用分發需要嚴格保密的密鑰，這次突破同時也被認為是密碼史上兩千年來自單碼替代密碼發明以後最偉大的成就。
這一全新的思想是本世紀70年代，美國斯坦福大學的兩名學者Diffie和Hellman提出的，該體制與單鑰密碼最大的不同是：
在公鑰密碼系統中，加密和解密使用的是不同的密鑰（相對於對稱密鑰，人們把它叫做非對稱密鑰），這兩個密鑰之間存在著相互依存關系：即用其中任一個密鑰加密的信息只能用另一個密鑰進行解密。這使得通信雙方無需事先交換密鑰就可進行保密通信。其中加密密鑰和演算法是對外公開的，人人都可以通過這個密鑰加密文件然後發給收信者，這個加密密鑰又稱為公鑰；而收信者收到加密文件後,它可以使用他的解密密鑰解密，這個密鑰是由他自己私人掌管的，並不需要分發，因此又成稱為私鑰，這就解決了密鑰分發的問題。
為了說明這一思想,我們可以考慮如下的類比：
兩個在不安全信道中通信的人，假設為Alice（收信者）和Bob（發信者），他們希望能夠安全的通信而不被他們的敵手Oscar破壞。Alice想到了一種辦法，她使用了一種鎖（相當於公鑰），這種鎖任何人只要輕輕一按就可以鎖上，但是只有Alice的鑰匙（相當於私鑰）才能夠打開。然後Alice對外發送無數把這樣的鎖，任何人比如Bob想給她寄信時，只需找到一個箱子，然後用一把Alice的鎖將其鎖上再寄給Alice，這時候任何人（包括Bob自己）除了擁有鑰匙的Alice，都不能再打開箱子，這樣即使Oscar能找到Alice的鎖，即使Oscar能在通信過程中截獲這個箱子，沒有Alice的鑰匙他也不可能打開箱子，而Alice的鑰匙並不需要分發，這樣Oscar也就無法得到這把「私人密鑰」。
從以上的介紹可以看出，公鑰密碼體制的思想並不復雜，而實現它的關鍵問題是如何確定公鑰和私鑰及加/解密的演算法，也就是說如何找到「Alice的鎖和鑰匙」的問題。我們假設在這種體制中, PK是公開信息，用作加密密鑰，而SK需要由用戶自己保密，用作解密密鑰。加密演算法E和解密演算法D也都是公開的。雖然SK與PK是成對出現，但卻不能根據PK計算出SK。它們須滿足條件：
①加密密鑰PK對明文X加密後，再用解密密鑰SK解密，即可恢復出明文，或寫為：DSK（EPK（X））=X
②加密密鑰不能用來解密，即DPK（EPK（X））≠X
③在計算機上可以容易地產生成對的PK和SK。
④從已知的PK實際上不可能推導出SK。
⑤加密和解密的運算可以對調，即：EPK（DSK（X））=X
從上述條件可看出，公開密鑰密碼體制下，加密密鑰不等於解密密鑰。加密密鑰可對外公開，使任何用戶都可將傳送給此用戶的信息用公開密鑰加密發送，而該用戶唯一保存的私人密鑰是保密的，也只有它能將密文復原、解密。雖然解密密鑰理論上可由加密密鑰推算出來，但這種演算法設計在實際上是不可能的，或者雖然能夠推算出，但要花費很長的時間而成為不可行的。所以將加密密鑰公開也不會危害密鑰的安全。
這種體制思想是簡單的，但是，如何找到一個適合的演算法來實現這個系統卻是一個真正困擾密碼學家們的難題，因為既然Pk和SK是一對存在著相互關系的密鑰，那麼從其中一個推導出另一個就是很有可能的，如果敵手Oscar能夠從PK推導出SK，那麼這個系統就不再安全了。因此如何找到一個合適的演算法生成合適的Pk和SK，並且使得從PK不可能推導出SK，正是迫切需要密碼學家們解決的一道難題。這個難題甚至使得公鑰密碼系統的發展停滯了很長一段時間。
為了解決這個問題，密碼學家們考慮了數學上的陷門單向函數，下面，我們可以給出它的非正式定義：
Alice的公開加密函數應該是容易計算的，而計算其逆函數（即解密函數）應該是困難的（對於除Alice以外的人）。許多形式為Y=f（x）的函數，對於給定的自變數x值，很容易計算出函數Y的值；而由給定的Y值，在很多情況下依照函數關系f (x)計算x值十分困難。這樣容易計算但難於求逆的函數，通常稱為單向函數。在加密過程中，我們希望加密函數E為一個單項的單射函數，以便可以解密。雖然目前還沒有一個函數能被證明是單向的，但是有很多單射函數被認為是單向的。
例如，有如下一個函數被認為是單向的，假定n為兩個大素數p和q的乘積，b為一個正整數，那麼定義f：
f (x )= x b mod n
(如果gcd（b,φ（n））=1，那麼事實上這就是我們以下要說的RSA加密函數)
如果我們要構造一個公鑰密碼體制，僅給出一個單向的單射函數是不夠的。從Alice的觀點來看，並不需要E是單向的，因為它需要用有效的方式解密所收到的信息。因此，Alice應該擁有一個陷門，其中包含容易求出E的你函數的秘密信息。也就是說，Alice可以有效解密，因為它有額外的秘密知識，即SK，能夠提供給你解密函數D。因此，我們稱一個函數為一個陷門單向函數，如果它是一個單向函數，並在具有特定陷門的知識後容易求出其逆。
考慮上面的函數f (x) = xb mod n。我們能夠知道其逆函數f -1有類似的形式f (x ) = xa mod n，對於合適的取值a。陷門就是利用n的因子分解，有效的算出正確的指數a（對於給定的b）。
為方便起見，我們把特定的某類陷門單向函數計為?。那麼隨機選取一個函數f屬於?，作為公開加密函數；其逆函數f-1是秘密解密函數。那麼公鑰密碼體制就能夠實現了。
根據以上關於陷門單向函數的思想,學者們提出了許多種公鑰加密的方法，它們的安全性都是基於復雜的數學難題。根據所基於的數學難題，至少有以下三類系統目前被認為是安全和有效的：大整數因子分解系統(代表性的有RSA)、橢園曲線離散對數系統(ECC)和離散對數系統(代表性的有DSA)。
§3 RSA演算法
3.1簡介
當前最著名、應用最廣泛的公鑰系統RSA是在1978年，由美國麻省理工學院(MIT)的Rivest、Shamir和Adleman在題為《獲得數字簽名和公開鑰密碼系統的方法》的論文中提出的。它是一個基於數論的非對稱(公開鑰)密碼體制，是一種分組密碼體制。其名稱來自於三個發明者的姓名首字母。它的安全性是基於大整數素因子分解的困難性，而大整數因子分解問題是數學上的著名難題，至今沒有有效的方法予以解決，因此可以確保RSA演算法的安全性。RSA系統是公鑰系統的最具有典型意義的方法，大多數使用公鑰密碼進行加密和數字簽名的產品和標准使用的都是RSA演算法。
RSA演算法是第一個既能用於數據加密也能用於數字簽名的演算法，因此它為公用網路上信息的加密和鑒別提供了一種基本的方法。它通常是先生成一對RSA密鑰，其中之一是保密密鑰，由用戶保存；另一個為公開密鑰，可對外公開，甚至可在網路伺服器中注冊，人們用公鑰加密文件發送給個人，個人就可以用私鑰解密接受。為提高保密強度，RSA密鑰至少為500位長，一般推薦使用1024位。
該演算法基於下面的兩個事實,這些事實保證了RSA演算法的安全有效性：
1)已有確定一個數是不是質數的快速演算法；
2)尚未找到確定一個合數的質因子的快速演算法。
3.2工作原理
1)任意選取兩個不同的大質數p和q，計算乘積r=p*q；
2)任意選取一個大整數e，e與(p-1)*(q-1)互質，整數e用做加密密鑰。注意：e的選取是很容易的，例如，所有大於p和q的質數都可用。
3)確定解密密鑰d：d * e = 1 molo（p - 1）*（q - 1） 根據e、p和q可以容易地計算出d。
4)公開整數r和e，但是不公開d；
5)將明文P (假設P是一個小於r的整數)加密為密文C，計算方法為：
C = Pe molo r
6)將密文C解密為明文P，計算方法為：
P = Cd molo r
然而只根據r和e（不是p和q）要計算出d是不可能的。因此，任何人都可對明文進行加密，但只有授權用戶（知道d）才可對密文解密。
3.3簡單實例
為了說明該演算法的工作過程,我們下面給出一個簡單例子,顯然我們在這只能取很小的數字，但是如上所述，為了保證安全，在實際應用上我們所用的數字要大的多得多。
例：選取p=3, q=5，則r=15，（p-1）*（q-1）=8。選取e=11（大於p和q的質數），通過d * 11 = 1 molo 8，計算出d =3。
假定明文為整數13。則密文C為
C = Pe molo r
= 1311 molo 15
= 1,792,160,394,037 molo 15
= 7
復原明文P為：
P = Cd molo r
= 73 molo 15
= 343 molo 15
= 13
因為e和d互逆，公開密鑰加密方法也允許採用這樣的方式對加密信息進行"簽名"，以便接收方能確定簽名不是偽造的。
假設A和B希望通過公開密鑰加密方法進行數據傳輸，A和B分別公開加密演算法和相應的密鑰，但不公開解密演算法和相應的密鑰。A和B的加密演算法分別是ECA和ECB，解密演算法分別是DCA和DCB，ECA和DCA互逆，ECB和DCB互逆。 若A要向B發送明文P，不是簡單地發送ECB（P），而是先對P施以其解密演算法DCA，再用加密演算法ECB對結果加密後發送出去。
密文C為：
C = ECB（DCA（P））
B收到C後，先後施以其解密演算法DCB和加密演算法ECA，得到明文P：
ECA（DCB（C））
= ECA（DCB（ECB（DCA（P））））
= ECA（DCA（P））/*DCB和ECB相互抵消*/
=
P /*DCB和ECB相互抵消*/
這樣B就確定報文確實是從A發出的，因為只有當加密過程利用了DCA演算法，用ECA才能獲得P，只有A才知道DCA演算法，沒 有人，即使是B也不能偽造A的簽名。
3.4優缺點
3.4.1優點
RSA演算法是第一個能同時用於加密和數字簽名的演算法，也易於理解和操作。RSA是被研究得最廣泛的公鑰演算法，從提出到現在已近二十年，經歷了各種攻擊的考驗，逐漸為人們接受，普遍認為是目前最優秀的公鑰方案之一。該演算法的加密密鑰和加密演算法分開，使得密鑰分配更為方便。它特別符合計算機網路環境。對於網上的大量用戶，可以將加密密鑰用電話簿的方式印出。如果某用戶想與另一用戶進行保密通信，只需從公鑰簿上查出對方的加密密鑰，用它對所傳送的信息加密發出即可。對方收到信息後，用僅為自己所知的解密密鑰將信息脫密，了解報文的內容。由此可看出，RSA演算法解決了大量網路用戶密鑰管理的難題，這是公鑰密碼系統相對於對稱密碼系統最突出的優點。
3.4.2缺點
1)產生密鑰很麻煩，受到素數產生技術的限制，因而難以做到一次一密。
2)安全性, RSA的安全性依賴於大數的因子分解，但並沒有從理論上證明破譯RSA的難度與大數分解難度等價，而且密碼學界多數人士傾向於因子分解不是NPC問題。目前，人們已能分解140多個十進制位的大素數，這就要求使用更長的密鑰，速度更慢；另外，目前人們正在積極尋找攻擊RSA的方法，如選擇密文攻擊，一般攻擊者是將某一信息作一下偽裝(Blind)，讓擁有私鑰的實體簽署。然後，經過計算就可得到它所想要的信息。實際上，攻擊利用的都是同一個弱點，即存在這樣一個事實：乘冪保留了輸入的乘法結構：
( XM )d = Xd *Md mod n
前面已經提到，這個固有的問題來自於公鑰密碼系統的最有用的特徵--每個人都能使用公鑰。但從演算法上無法解決這一問題，主要措施有兩條：一條是採用好的公鑰協議，保證工作過程中實體不對其他實體任意產生的信息解密，不對自己一無所知的信息簽名；另一條是決不對陌生人送來的隨機文檔簽名，簽名時首先使用One-Way Hash Function對文檔作HASH處理，或同時使用不同的簽名演算法。除了利用公共模數，人們還嘗試一些利用解密指數或φ（n）等等攻擊.
3)速度太慢,由於RSA的分組長度太大，為保證安全性，n至少也要600 bitx以上，使運算代價很高，尤其是速度較慢，較對稱密碼演算法慢幾個數量級；且隨著大數分解技術的發展，這個長度還在增加，不利於數據格式的標准化。目前，SET(Secure Electronic Transaction)協議中要求CA採用2048比特長的密鑰，其他實體使用1024比特的密鑰。為了速度問題,目前人們廣泛使用單,公鑰密碼結合使用的方法,優缺點互補:單鑰密碼加密速度快,人們用它來加密較長的文件,然後用RSA來給文件密鑰加密,極好的解決了單鑰密碼的密鑰分發問題。
§4結束語
目前，日益激增的電子商務和其它網際網路應用需求使公鑰體系得以普及，這些需求量主要包括對伺服器資源的訪問控制和對電子商務交易的保護，以及權利保護、個人隱私、無線交易和內容完整性（如保證新聞報道或股票行情的真實性）等方面。公鑰技術發展到今天，在市場上明顯的發展趨勢就是PKI與操作系統的集成，PKI是「Public
Key Infrastructure」的縮寫，意為「公鑰基礎設施」。公鑰體制廣泛地用於CA認證、數字簽名和密鑰交換等領域。
公鑰加密演算法中使用最廣的是RSA。RSA演算法研製的最初理念與目標是努力使互聯網安全可靠，旨在解決DES演算法秘密密鑰的利用公開信道傳輸分發的難題。而實際結果不但很好地解決了這個難題；還可利用RSA來完成對電文的數字簽名以抗對電文的否認與抵賴；同時還可以利用數字簽名較容易地發現攻擊者對電文的非法篡改，以保護數據信息的完整性。目前為止，很多種加密技術採用了RSA演算法，該演算法也已經在互聯網的許多方面得以廣泛應用，包括在安全介面層（SSL）標准（該標準是網路瀏覽器建立安全的互聯網連接時必須用到的）方面的應用。此外，RSA加密系統還可應用於智能IC卡和網路安全產品。
但目前RSA演算法的專利期限即將結束，取而代之的是基於橢圓曲線的密碼方案（ECC演算法）。較之於RSA演算法，ECC有其相對優點，這使得ECC的特性更適合當今電子商務需要快速反應的發展潮流。此外，一種全新的量子密碼也正在發展中。
至於在實際應用中應該採用何種加密演算法則要結合具體應用環境和系統，不能簡單地根據其加密強度來做出判斷。因為除了加密演算法本身之外，密鑰合理分配、加密效率與現有系統的結合性以及投入產出分析都應在實際環境中具體考慮。加密技術隨著網路的發展更新，將有更安全更易於實現的演算法不斷產生，為信息安全提供更有力的保障。今後，加密技術會何去何從，我們將拭目以待。
參考文獻：
[1] Douglas R.Stinson.《密碼學原理與實踐》.北京:電子工業出版社,2003,2:131-132
[2]西蒙.辛格.《密碼故事》.海口:海南出版社,2001,1:271-272
[3]嬴政天下.加密演算法之RSA演算法.http://soft.winzheng.com/infoView/Article_296.htm，2003
[4]加密與數字簽名.http://www.njt.cn/yumdq/dzsw/a2.htm
[5]黑客中級教程系列之十.http://www.qqorg.i-p.com/jiaocheng/10.html
F. SSL工作原理，SSL加密原理，SSL證書怎麼加密
SSL是用於驗證和加密網路通信的加密協議的原始名稱。正式地，SSL在前一段時間被稱為TLS的更新協議所取代。
當您收到SSL證書時，您將其安裝在您的伺服器上。您可以安裝一個中間證書，通過將它鏈接到CA的根證書來建立您的SSL證書的可信度。
根證書是自簽名的，構成了基於X.509的公鑰基礎設施(PKI)的基礎。支持用於安全Web瀏覽和電子簽名方案的HTTPS的PKI依賴於根證書。在X.509證書的其他應用程序中，證書的層次結構證明了證書的頒發有效性。該層次結構稱為證書「信任鏈」。
G. RSA加密原理
RSA加密是一種非對稱加密。可以在不直接傳遞密鑰的情況下，完成解密。這能夠確保信息的安全性，避免了直接傳遞密鑰所造成的被破解的風險。是由一對密鑰來進行加解密的過程，分別稱為公鑰和私鑰。公鑰加密--私鑰解密，私鑰加密--公鑰解密
在 整數 中， 離散對數 是一種基於 同餘 運算和 原根 的一種 對數 運算。而在實數中對數的定義 log b a 是指對於給定的 a 和 b ，有一個數 x ，使得 b x = a 。相同地在任何群 G 中可為所有整數 k 定義一個冪數為 b K ，而 離散對數 log b a 是指使得 b K = a 的整數 k 。
當3為17的 原根 時，我們會發現一個規律
對 正整數 n，歐拉函數是小於或等於n的正整數中與n 互質 的數的數目（因此φ(1)=1）。有以下幾個特點
服務端根據生成一個隨機數15，根據 3 15 mod 17 計算出6，服務端將6傳遞給客戶端，客戶端生成一個隨機數13，根據 3 13 mod 17 計算出12後，將12再傳回給服務端，客戶端收到服務端傳遞的6後，根據 6 13 mod 17 計算出 10 ，服務端收到客戶端傳遞的12後，根據 12 15 mod 17 計算出 10 ，我們會發現我們通過 迪菲赫爾曼密鑰交換 將 10 進行了加密傳遞
說明：
安全性：
除了 公鑰 用到 n 和 e ，其餘的4個數字是 不公開 的（p1、p2、φ(n)、d）
目前破解RSA得到的方式如下：
缺點
RSA加密 效率不高 ，因為是純粹的數學演算法，大數據不適合RSA加密，所以我們在加密大數據的時候，我們先用 對稱加密 演算法加密大數據得到 KEY ，然後再用 RSA 加密 KEY ，再把大數據和KEY一起進行傳遞
因為Mac系統內置了OpenSSL（開源加密庫），所以我們開源直接在終端進行RSA加密解密
生成RSA私鑰，密鑰名為private.pem,密鑰長度為1024bit
因為在iOS中是無法使用 .pem 文件進行加密和解密的，需要進行下面幾個步驟
生成一個10年期限的crt證書
crt證書格式轉換成der證書
H. 【簡譯】公鑰加密是如何工作的
最近在學習非對稱加密的時候，在外網看到的一篇不錯的「掃盲」文，遂簡譯過來分享給大家。
公鑰加密，又稱作非對稱加密，使用的是兩個key而不是一個共享的key。這兩個key分別稱作：公鑰(public key)和私鑰(private key)。公鑰加密在網路安全領域是非常重要的技術。
公鑰加密是一個是用到兩個不同的key的加密數據的方法，這其中，公鑰是公開的，允許任何人使用的，相反的，私鑰是保密的、私有的。使用公鑰加密的數據 只能夠 被私鑰解密，反過來同樣，使用私鑰加密的數據 只能夠 被公鑰解密（ 木："注意這里很多人誤以為只能公鑰加密私鑰解密。" ）。公鑰加密同樣被稱作非對稱加密，它的使用非常廣泛，典型的例子就是TLS/SSL，它讓HTTPS成為了可能。
在密碼學中，一串key可以用來打亂數據從而讓數據看起來變得雜亂無章，通常這串key是一個非常大的數字，或者一串數字字母組合。當把未加密的數據，即明文數據，放到一個含有key的加密演算法中，在結果中就會得到一串看起來非常隨機和雜亂的「數據」。這時候，只有一個擁有正確的key的人才可以將它變回原形，解密並且得到正確的明文數據。
舉個例子，假設明文信息是 「hello」，然後使用一個key來對它加密，比如說這個key是 "2jd8932kd8"。加密後，「hello」 會變成 「X5xJCSycg14=」，看起來就很像隨機的垃圾數據，但如果使用正確的key解密，我們就可以再次得到 「hello」。
公鑰密碼學對未接觸過的人來說看起來很復雜，不過幸運的是，一位作者 Panayotis Vryonis 想到了一個類比的辦法可以大致地說明這個流程。
想像一下，有一個箱子，Bob和Alice兩個人需要用它來秘密地傳遞文件。為了安全起見，他們給箱子配上了一把鎖，這把鎖有兩種狀態：上鎖態和解鎖態。如果箱子被鎖上了，任何一個有這把鑰匙或者鑰匙復製品的人都可以解鎖這個箱子，反之亦然。當Bob鎖住了這個箱子，然後把箱子交給Alice的時候，他是知道Alice有一把復制鑰匙，所以是能夠打開這個箱子的。這就是本質上的 對稱加密 了：一個key既可以用來加密也可以用來解密，同時交互的兩方使用的是同一個key。
現在，繼續想像一下，不一樣的是，這次Bob給箱子安了一個特製的鎖，這把鎖有三種狀態：
另外，不同的是，這把鎖需要用到兩把不同的鑰匙：
這意味著如果箱子被鎖上了，同時鎖孔被轉到了A的位置，那就意味著只能用2號鑰匙來解鎖這個箱子了（往右轉到中間位置解鎖）。類似的，如果箱子被鎖上了，同時鎖孔轉動到了C位置，那就只能用1號鑰匙來解鎖這個箱子了（往左轉到中間位置解鎖）。
換句話說，1號 2號鑰匙都能鎖住這個箱子，但是一旦被鎖住，只能使用另一把來解鎖箱子。
現在，Bob 復制了一批 2號鑰匙，並把它們分給了所有他認識的和想要這把鑰匙的人 ——— 這就是 公鑰 了，Bob自己則保留著唯一的一把1號鑰匙 ——— 這就是他的 私鑰 了。
這樣做究竟意味著什麼？
到這里，我們把箱子換成明文密碼，把鑰匙換成密碼學的公私鑰，這就是公鑰加密/非對稱加密的工作流程和原理了。私鑰加密的信息，只有公鑰的擁有者可以解密，同時，公鑰加密的數據，只有私鑰的擁有者可以解密。這樣，任何人都可以安全的把數據發送給私鑰的擁有者，同時任何人都可以驗證信息來源是私鑰的擁有者而不是其他模仿者。
公鑰加密/非對稱加密對互聯網的安全交互是非常有用的（通過HTTPS）。一個網站的 SSL/TLS 證書，就是公開出去的公鑰，同時私鑰是保存在來源伺服器上的 —— 它是被網站所「擁有」的。
TLS 握手就是使用非對稱加密來驗證來源伺服器的身份的，同時交換了必要的數據，來生成Sessiong Key。比如RSA 或者 Diffie-Hellman 演算法就是使用了非對稱加密的公私鑰對來交換數據得到 Session Key，握手結束後，Session Key就會被當作對稱加密的密鑰來進行溝通。每一次會話，客戶端與服務端都認同並接受新的session key，這樣居心叵測的人 —— 哪怕他識別或者盜竊了其中一條session key，也不能夠解密所有的交互數據（ 木：「這是非常經典的非對稱加密和對稱加密混合使用的例子。」 ）。
這是一篇簡單翻譯的針對非對稱加密的技術文，分享出來的主要原因就是文中對於公私鑰加解密的舉例非常巧妙，適合新人「掃盲」。希望大家有所收獲。
原文鏈接： https://www.cloudflare.com/learning/ssl/how-does-public-key-encryption-work/