公钥密码和对称密码

密码学中两种常见的密码算法为对称密码算法〔单钥密码算法〕和非对称密码算法〔公钥密码算法〕。

对称密码算法有时又叫传统密码算法，就是加密密钥能够从解密密钥中推算出来，反过来也成立。在大多数对称算法中，加密解密密钥是相同的。这些算法也叫秘密密钥算法或单密钥算法，它要求发送者和接收者在平安通信之前，商定一个密钥。对称算法的平安性依赖于密钥，泄漏密钥就意味着任何人都能对消息进行加密解密。只要通信需要保密，密钥就必须保密。对称算法的加密和解密表示为：

Ek(M)=C

Dk(C)=M

对称算法可分为两类。一次只对明文中的单个位〔有时对字节〕运算的算法称为序列算法或序列密码。另一类算法是对明文的一组位进行运算，这些位组称为分组，相应的算法称为分组算法或分组密码。现代计算机密码算法的典型分组长度为64位――这个长度大到足以防止分析破译，但又小到足以方便作用。

这种算法具有如下的特性：

Dk(Ek(M))=M

常用的采用对称密码术的加密方案有5个组成局部〔如下图〕

l〕明文：原始信息。

2)加密算法：以密钥为参数，对明文进行多种置换和转换的规那么和步骤，变换结果为密文。

3)密钥：加密与解密算法的参数，直接影响对明文进行变换的结果。

4)密文：对明文进行变换的结果。

5)解密算法：加密算法的逆变换，以密文为输入、密钥为参数，变换结果为明文。

对称密码术的优点在于效率高〔加／解密速度能到达数十兆／秒或更多〕，算法简单，系统开销小，适合加密大量数据。

尽管对称密码术有一些很好的特性，但它也存在着明显的缺陷，包括：

l〕进行平安通信前需要以平安方式进行密钥交换。这一步骤，在某种情况下是可行的，但在某些情况下会非常困难，甚至无法实现。

2)规模复杂。举例来说，A与B两人之间的密钥必须不同于A和C两人之间的

密钥，否那么给B的消息的平安性就会受到威胁。在有1000个用户的团体中，A需要保持至少999个密钥〔更确切的说是1000个，如果她需要留一个密钥给他自己加密数据〕。对于该团体中的其它用户，此种倩况同样存在。这样，这个团体一共需要将近50万个不同的密钥！推而广之，n个用户的团体需要N2/2个不同的密钥。

通过应用基于对称密码的中心效劳结构，上述问题有所缓解。在这个体系中，团体中的任何一个用户与中心效劳器〔通常称作密钥分配中心〕共享一个密钥。因而，需要存储的密钥数量根本上和团体的人数差不多，而且中心效劳器也可以为以前互相不认识的用户充当“介绍人〞。但是，这个与平安密切相关的中心效劳器必须随时都是在线的，因为只要效劳器一掉线，用户间的通信将不可能进行。这就意味着中心效劳器是整个通信成败的关键和受攻击的焦点，也意味着它还是一个庞大组织通信效劳的“瓶颈〞

非对称密钥算法是指一个加密算法的加密密钥和解密密钥是不一样的，或者说不能由其中一个密钥推导出另一个密钥。1、加解密时采用的密钥的差异：从上述对对称密钥算法和非对称密钥算法的描述中可看出，对称密钥加解密使用的同一个密钥，或者能从加密密钥很容易推出解密密钥；②对称密钥算法具有加密处理简单，加解密速度快，密钥较短，开展历史悠久等特点，非对称密钥算法具有加解密速度慢的特点，密钥尺寸大，开展历史较短等特点。

密码体制分为私用密钥加密技术(对称加密)和公开密钥加密技术(非对称加密)。

〔一〕、对称密码体制

对称密码体制是一种传统密码体制，也称为私钥密码体制。在对称加密系统中，加密和解密采用相同的密钥。因为加解密密钥相同，需要通信的双方必须选择和保存他们共同的密钥，各方必须信任对方不会将密钥泄密出去，这样就可以实现数据的机密性和完整性。比拟典型的算法有DES(Data Encryption Standard数据加密标准)算法及其变形Triple DES(三重DES)，GDES(广义DES)；欧洲的IDEA；日本的FEAL N、RC5等。DES标准由美国国家标准局提出,主要应用于银行业的电子资金转帐(EFT)领域。DES的密钥长度为56bit。Triple DES使用两个独立的56bit 密钥对交换的信息进行3次加密，从而使其有效长度到达112bit。RC2和RC4方法是RSA数据平安公司的对称加密专利算法，它们采用可变密钥长度的算法。通过规定不同的密钥长度,，C2和RC4能够提高或降低平安的程度。

对称密码算法的优点是计算开销小，算法简单，加密速度快，是目前用于信息加密的主要算法。尽管对称密码术有一些很好的特性，但它也存在着明显的缺陷，包括： l〕进行平安通信前需要以平安方式进行密钥交换。这一步骤，在某种情况下是可行的，但在某些情况下会非常困难，甚至无法实现。例如，某一贸易方有几个贸易关系，他就要维护几个专用密钥。它也没法鉴别贸易发起方或贸易最终方，因为贸易的双方的密钥相同。另外，由于对称加密系统仅能用于对数据进行加解密处理，提供数据的机密性，不能用于数字签名。因而人们迫切需要寻找新的密码体制。

2)规模复杂。

〔二〕、非对称密码体制

非对称密码体制也叫公钥加密技术，该技术就是针对私钥密码体制的缺陷被提出来的。在公钥加密系统中，加密和解密是相对独立的，加密和解密会使用两把不同的密钥，加密密钥(公开密钥)向公众公开，谁都可以使用，解密密钥(秘密密钥)只有解密人自己知道，非法使用者根据公开的

加密密钥无法推算出解密密钥，顾其可称为公钥密码体制。公钥密码体制的算法中最著名的代表是RSA系统，此外还有:背包密码、McEliece密码、Diffe_Hellman、Rabin、零知识证明、椭圆曲线、EIGamal算法等。

非对称密码体制的优点在于：首先，在多人之间进行保密信息传输所需的密钥组和数量很小；第二，密钥的发布不成问题；第三，公开密钥系统可实现数字签名。缺点：公开密钥加密比私有密钥加密在加密／解密时的速度慢。

从上述对对称密钥算法和非对称密钥算法的描述中可看出，对称密钥加解密使用的同一个密钥，或者能从加密密钥很容易推出解密密钥；②对称密钥算法具有加密处理简单，加解密速度快，密钥较短，开展历史悠久等特点，非对称密钥算法具有加解密速度慢的特点，密钥尺寸大，开展历史较短等特点。

对称密码

一般要求：

1、加密解密用相同的密钥

2、收发双方必须共享密钥

平安性要求：

1、密钥必须保密

2、没有密钥，解密不可行

3、知道算法和假设干密文缺乏以确定密钥

公钥密码

一般要求：

1、加密解密算法相同，但使用不同的密钥

2、发送方拥有加密或解密密钥，而接收方拥有另一个密钥

平安性要求：

1、两个密钥之一必须保密

2、无解密密钥，解密不可行

3、知道算法和其中一个密钥以及假设干密文不能确定另一个密钥

公钥密码体制的核心思想是：加密和解密采用不同的密钥。这是公钥密码体制和传统的对称密码体制最大的区别。对于传统对称密码而言，密文的平安性完全依赖于密钥的保密性，一旦密钥泄漏，将毫无保密性可言。但是公钥密码体制彻底改变了这一状况。在公钥密码体制中，公钥是公开的，只有私钥是需要保密的。知道公钥和密码算法要推测出私钥在计算上是不可行的。这样，只要私钥是平安的，那么加密就是可信的。

显然，对称密码和公钥密码都需要保证密钥的平安，不同之处在于密钥的管理和分发上面。在对称密码中，必须要有一种可靠的手段将加密密钥〔同时也是解密密钥〕告诉给解密方；而在公钥密码体制中，这是不需要的。解密方只需要保证自己的私钥的保密性即可，对于公钥，无论是对加密方而言还是对密码分析者而言都是公开的，故无需考虑采用可靠的通道进行密码分发。这使得密钥管理和密钥分发的难度大大降低了。

实用文档