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为什么私钥可以用来加密和解密

发布时间:2024-10-20 05:38:54

㈠ RSA的公钥和私钥到底哪个才是用来加密和哪个用来解密

其实公钥和私钥都可以用来加密或解密---只要能保证用A加密,就用B解密就行。至于A是公钥还是私钥,其实可以根据不同的用途而定。

例如说,如果你想把某个消息秘密的发给某人,那你就可以用他的公钥加密。因为只有他知道他的私钥,所以这消息也就只有他本人能解开,于是你就达到了你的目的。

但是如果你想发布一个公告,需要一个手段来证明这确实是你本人发的,而不是其他人冒名顶替的。那你可以在你的公告开头或者结尾附上一段用你的私钥加密的内容(例如说就是你公告正文的一段话),那所有其他人都可以用你的公钥来解密,看看解出来的内容是不是相符的。如果是的话,那就说明这公告确实是你发的---因为只有你的公钥才能解开你的私钥加密的内容,而其他人是拿不到你的私钥的。

最后再说一下数字签名。
数字签名无非就两个目的:
证明这消息是你发的;
证明这消息内容确实是完整的---也就是没有经过任何形式的篡改(包括替换、缺少、新增)。

其实,上面关于“公告”那段内容,已经证明了第一点:证明这消息是你发的。
那么要做到第二点,也很简单,就是把你公告的原文做一次哈希(md5或者sha1都行),然后用你的私钥加密这段哈希作为签名,并一起公布出去。当别人收到你的公告时,他可以用你的公钥解密你的签名,如果解密成功,并且解密出来的哈希值确实和你的公告原文一致,那么他就证明了两点:这消息确实是你发的,而且内容是完整的。

其实概念很简单:

  1. 小明想秘密给小英发送消息

  2. 小英手里有一个盒子(public key),这个盒子只有小英手里的钥匙(private key)才打得开

  3. 小英把盒子送给小明(分发公钥)

  4. 小明写好消息放进盒子里,锁上盒子(公钥加密)

  5. 小明把盒子寄给小英(密文传输)

  6. 小英用手里的钥匙打开盒子,得到小明的消息(私钥解密)

  7. 假设小刚劫持了盒子,因为没有小英的钥匙,他也打不开

㈡ 公钥与私钥用于加解密和签名

公钥:公开持有,每个人都可以获得。
私钥:个人持有,需要保密不能泄露。

公钥加密,私钥解密
信息从公钥持有者中的某一个向私钥持有者发送。
加解密是为了让通信的第三方无法获取消息内容。

私钥签名,公钥验签
信息从私钥持有者向公钥持有者中的某一个发送。
签名是为了证明消息发送者的身份合法,即是“我”本人而不是其他人冒充我发送的消息。(但这个消息可能是公开的,如果希望加密发送,则需要另外一对儿公钥和私钥反方向持有,完成加解密过程)

私钥和公钥是一对,谁都可以加解密,只是谁加密谁解密是看情景来用的:
第一种情景是签名,使用私钥加密,公钥解密,用于让所有公钥所有者验证私钥所有者的身份并且用来防止私钥所有者发布的内容被篡改.但是不用来保证内容不被他人获得。
第二种情景是加密,用公钥加密,私钥解密,用于向公钥所有者发布信息,这个信息可能被他人篡改,但是无法被他人获得。
比如加密情景:
如果甲想给乙发一个安全的保密的数据,那么应该甲乙各自有一个私钥,甲先用乙的公钥加密这段数据,再用自己的私钥加密这段加密后的数据.最后再发给乙,这样确保了内容即不会被读取,也不会被篡改。

英文版: http://www.youdzone.com/signature.html
中文版: http://www.blogjava.net/yxhxj2006/archive/2012/10/15/389547.html

https://www.hu.com/question/25912483

㈢ RSA的公钥和私钥到底哪个才是用来加密和哪个用来解密

我们来回顾一下RSA的加密算法。我们从公钥加密算法和签名算法的定义出发,用比较规范的语言来描述这一算法。
RSA公钥加密体制包含如下3个算法:KeyGen(密钥生成算法),Encrypt(加密算法)以及Decrypt(解密算法)。
(PK, SK)\leftarrow KeyGen(\lambda)。密钥生成算法以安全常数\lambda作为输入,输出一个公钥PK,和一个私钥SK。安全常数用于确定这个加密算法的安全性有多高,一般以加密算法使用的质数p的大小有关。\lambda越大,质数p一般越大,保证体制有更高的安全性。在RSA中,密钥生成算法如下:算法首先随机产生两个不同大质数p和q,计算N=pq。随后,算法计算欧拉函数\varphi(N)=(p-1)(q-1)。接下来,算法随机选择一个小于\varphi(N)的整数e,并计算e关于\varphi(N)的模反元素d。最后,公钥为PK=(N, e),私钥为SK=(N, d)。
CT \leftarrow Encrypt(PK,M)。加密算法以公钥PK和待加密的消息M作为输入,输出密文CT。在RSA中,加密算法如下:算法直接输出密文为CT=M^e \mod \varphi(N)
M \leftarrow Decrypt(SK,CT)。解密算法以私钥SK和密文CT作为输入,输出消息M。在RSA中,解密算法如下:算法直接输出明文为M=CT^d \mod \varphi(N)。由于e和d在\varphi(N)下互逆,因此我们有:CT^d=M^{ed}=M\mod \varphi(N)
所以,从算法描述中我们也可以看出:公钥用于对数据进行加密,私钥用于对数据进行解密。当然了,这个也可以很直观的理解:公钥就是公开的密钥,其公开了大家才能用它来加密数据。私钥是私有的密钥,谁有这个密钥才能够解密密文。否则大家都能看到私钥,就都能解密,那不就乱套了。

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我们再来回顾一下RSA签名体制。签名体制同样包含3个算法:KeyGen(密钥生成算法),Sign(签名算法),Verify(验证算法)。
(PK,SK) \leftarrow KeyGen(\lambda)。密钥生成算法同样以安全常数\lambda作为输入,输出一个公钥PK和一个私钥SK。在RSA签名中,密钥生成算法与加密算法完全相同。
\sigma \leftarrow Sign(SK,M)。签名算法以私钥SK和待签名的消息M作为输入,输出签名\sigma。在RSA签名中,签名算法直接输出签名为\sigma = M^d \mod \varphi(N)。注意,签名算法和RSA加密体制中的解密算法非常像。
b \leftarrow Verify(PK,\sigma,M)。验证算法以公钥PK,签名\sigma以及消息M作为输入,输出一个比特值b。b=1意味着验证通过。b=0意味着验证不通过。在RSA签名中,验证算法首先计算M'=\sigma^e \mod \varphi(N),随后对比M'与M,如果相等,则输出b=1,否则输出b=0。注意:验证算法和RSA加密体制中的加密算法非常像。
所以,在签名算法中,私钥用于对数据进行签名,公钥用于对签名进行验证。这也可以直观地进行理解:对一个文件签名,当然要用私钥,因为我们希望只有自己才能完成签字。验证过程当然希望所有人都能够执行,大家看到签名都能通过验证证明确实是我自己签的。

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那么,为什么题主问这么一个问题呢?我们可以看到,RSA的加密/验证,解密/签字过程太像了。同时,RSA体制本身就是对称的:如果我们反过来把e看成私钥,d看成公钥,这个体制也能很好的执行。我想正是由于这个原因,题主在学习RSA体制的时候才会出现这种混乱。那么解决方法是什么呢?建议题主可以学习一下其他的公钥加密体制以及签名体制。其他的体制是没有这种对称性质的。举例来说,公钥加密体制的话可以看一看ElGamal加密,以及更安全的Cramer-Shoup加密。签名体制的话可以进一步看看ElGamal签名,甚至是BLS签名,这些体制可能能够帮助题主更好的弄清加密和签名之间的区别和潜在的联系。
至于题主问的加密和签名是怎么结合的。这种体制叫做签密方案(SignCrypt),RSA中,这种签密方案看起来特别特别像,很容易引起混乱。在此我不太想详细介绍RSA中的加密与签字结合的方案。我想提醒题主的是,加密与签字结合时,两套公私钥是不同的。

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