公钥私钥

密钥配送问题

上面几篇文章我们讲到了对称加密,包括它的几种实现AES,DES算法。那么有了对称加密算法,我们是否就可以安全的和第三方进行通信了呢? 考虑如下情况:

小明想写一封情书给小红,但是这封情书是很私密的东西, 小明不想让除了小红之外的其他人知道。小明看过flydean的博客,他知道了有个对称加密的好东西。

于是小明想,如果我将情书使用对称加密算法进行加密,然后再把加密后的情书传给小红岂不就是安全了? 但是小明又仔细思考了一下,发现了一个问题,对称加密算法必须需要密钥才能解密,除了传递情书以外,小明还需要把对称加密算法的密钥也传过去,这样小红才能正常解密。

但是怎么才能安全的传递密钥呢? 密钥必须要发送,但是又不能发送,这个就是密钥配送的问题。

下面我们将一下解决密钥配送问题的几个方法。

事先共享密钥

解决密钥配送问题的最简单方法就是事先共享密钥,也就是小明提前将密钥交给小红。如果他们两个离得很近,那没有问题,直接线下见面交给小红就可以了。

如果他们分隔两地那就麻烦了。因为邮寄或者远程传输的过程中,密钥可能会被劫持。

即使能够有效的共享密钥,也会存在一个密钥保存的问题,每两个人间进行通信都需要一个完全不同的密钥,如果通信的人数很多的话,则需要保存一个相当大数量的密钥个数。实际操作起来不是很方便。

密钥中心分配密钥

为了解决保存大数量的密钥的问题。可以采用密钥中心来对密钥进行集中管理。我们可以将密钥中心看成是一个服务器,它里面保存了每一个人的密钥信息,下面我们看一下具体的通信流程:

  1. 小明和小红需要进行通信
  2. 密钥中心随机生成一个密钥,这个密钥将会是小明和小红本次通信中使用的临时密钥
  3. 密钥中心取出保存好的小明和小红的密钥
  4. 密钥中心将临时密钥使用小明的密钥加密后,发给小明
  5. 密钥中心将临时密钥使用小红的密钥加密后,发给小红
  6. 小明收到加密后的数据,使用自己的密钥解密后,得到临时密钥
  7. 小红收到加密后的数据,使用自己的密钥解密后,得到临时密钥。
  8. 小明和小红可以使用这个临时密钥自由通信啦 。

大家请注意,这里的临时密钥的使用方法很巧妙,后面我们会讲到大家最常用的https通信协议中对这个临时密钥的巧妙使用。

密钥中心很好,但是也有缺点,首先密钥中心的密钥是集中管理的,一旦被攻破,所有人的密钥都会暴露。

其次所有的通信都要经过密钥中心,可能会造成性能瓶颈。

使用Diffie-Hellman密钥交互

Diffie-Hellman 通过交互一些信息,双方来生成相同的密钥。具体的细节我们后在后面的博客中讲到。

使用公钥私钥

密码配送的原因就在于对称加密使用的密钥是相同的。 如果我们使用非对称加密算法(公钥只用来加密,私钥只用来解密),这个问题是不是就能够解决了?

回到小明和小红通信的问题,如果小红事先生成了公钥私钥,并把公钥发给了小明,则小明可以将情书使用公钥进行加密,然后发给小红,这个情书只有小红才能解密。即使公钥被窃听了也没有关系。

当然这里也有一个问题,就是小明要确保生成的公钥的确是小红发出来的。这个问题的解决方法我们会在后面讨论。

公钥密钥还有一个问题就是速度的问题,只有对称加密算法的几百分之一。

下面画个序列图,解释一下公钥密码的交互流程:

更多教程请参考 flydean的博客

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