對稱加密與非對稱加密

想要在網絡中傳輸數據，往往信息安全是首先要考慮的問題。一般來說，重要的信息在網絡中傳播都需要加密，接收方拿到信息之后需要解密。

加密/解密算法大致可以分為對稱加密和非對稱加密兩類：

對稱加密

定義

采用單鑰密碼系統的加密方法，同一個密鑰可以同時用作信息的加密和解密，這種加密方法稱為對稱加密，也稱為單密鑰加密。

需要對加密和解密使用相同密鑰的加密算法。由于其速度快，對稱性加密通常在消息發送方需要加密大量數據時使用。

所謂對稱，就是采用這種加密方法的雙方使用方式用同樣的密鑰進行加密和解密。密鑰是控制加密及解密過程的指令。算法是一組規則，規定如何進行加密和解密。

因此加密的安全性不僅取決于加密算法本身，密鑰管理的安全性更是重要。因為加密和解密都使用同一個密鑰，如何把密鑰安全地傳遞到解密者手上就成了必須要解決的問題。

工作流程

舉個例子來簡要說明一下對稱加密的工作過程。甲和乙是一對生意搭檔，他們住在不同的城市。由于生意上的需要，他們經常會相互之間郵寄重要的貨物。為了保證貨物的安全，他們商定制作一個保險盒，將物品放入其中。他們打造了兩把相同的鑰匙分別保管，以便在收到包裹時用這個鑰匙打開保險盒，以及在郵寄貨物前用這把鑰匙鎖上保險盒。

上面是一個將重要資源安全傳遞到目的地的傳統方式，只要甲乙小心保管好鑰匙，那么就算有人得到保險盒，也無法打開。

這個思想被用到了現代計算機通信的信息加密中。在對稱加密中，數據發送方將明文（原始數據）和加密密鑰一起經過特殊加密算法處理后，使其變成復雜的加密密文發送出去。接收方收到密文后，若想解讀原文，則需要使用加密密鑰及相同算法的逆算法對密文進行解密，才能使其恢復成可讀明文。在對稱加密算法中，使用的密鑰只有一個，發收信雙方都使用這個密鑰對數據進行加密和解密。

常用算法

在對稱加密算法中常用的算法有：DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC2、RC4、RC5、IDEA、SKIPJACK、AES等。

優缺點

• 優點 ：算法公開、計算量小、加密速度快、加密效率高。

• 缺點 ：在數據傳送前，發送方和接收方必須商定好秘鑰，然后使雙方都能保存好秘鑰。其次如果一方的秘鑰被泄露，那么加密信息也就不安全了。另外，每對用戶每次使用對稱加密算法時，都需要使用其他人不知道的唯一秘鑰，這會使得收、發雙方所擁有的鑰匙數量巨大，密鑰管理成為雙方的負擔。

非對稱加密

定義

非對稱加密算法需要兩個密鑰來進行加密和解密，這兩個秘鑰是公開密鑰（public key，簡稱公鑰）和私有密鑰（private key，簡稱私鑰）。公開密鑰與私有密鑰是一對，如果用公開密鑰對數據進行加密，只有用對應的私有密鑰才能解密；如果用私有密鑰對數據進行加密，那么只有用對應的公開密鑰才能解密。因為加密和解密使用的是兩個不同的密鑰，所以這種算法叫作非對稱加密算法。

工作流程

甲乙之間使用非對稱加密的方式完成了重要信息的安全傳輸。

1. 乙方生成一對密鑰（公鑰和私鑰）并將公鑰向其它方公開。
2. 得到該公鑰的甲方使用該密鑰對機密信息進行加密后再發送給乙方。
3. 乙方再用自己保存的另一把專用密鑰（私鑰）對加密后的信息進行解密。乙方只能用其專用密鑰（私鑰）解密由對應的公鑰加密后的信息。
   在傳輸過程中，即使攻擊者截獲了傳輸的密文，并得到了乙的公鑰，也無法破解密文，因為只有乙的私鑰才能解密密文。
   同樣，如果乙要回復加密信息給甲，那么需要甲先公布甲的公鑰給乙用于加密，甲自己保存甲的私鑰用于解密。

常用算法

在非對稱加密中使用的主要算法有：RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC（橢圓曲線加密算法）等。

優缺點

• 優點：其安全性更好，非對稱加密使用一對秘鑰，一個用來加密，一個用來解密，而且公鑰是公開的，秘鑰是自己保存的，不需要像對稱加密那樣在通信之前要先同步秘鑰。

• 缺點：加密和解密花費時間長、速度慢，只適合對少量數據進行加密。

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