非对称加密算法的核心源于数学问题,它存在公钥和私钥的概念,要完成加解密操作,需要两个密钥同时参与。我们常说的“公钥加密,私钥加密”或“私钥加密, 公钥解密”都属于非对称加密的范畴。公钥加密的数据必须使用私钥才可以解密,同样,私钥加密的数据也 只能通过公钥进行解密。
相比对称加密,非对称加密的安全性得到了提升,但是也存在明显的缺点,非对称加解密的效率要远远小于对称加解密。所以非对称加密往往被用在一些安全性要求比较高的应用或领域中。
典型的RSA非对称加密
SSH加密原理
在SSH安全协议的原理中, 是一种非对称加密与对称加密算法的结合,先看下图:
SSH加密算法.png
这里进行一下说明:
(1)首先服务端会通过非对称加密,产生一个公钥和私钥
(2)在客户端发起请求时,服务端将公钥暴露给客户端,这个公钥可以被任意暴露;
(3)客户端在获取公钥后,会先产生一个由256位随机数字组成的会话密钥,这里称为口令;
(4)客户端通过公钥将这个口令加密,发送给服务器端;
(5)服务器端通过私钥进行解密,获取到通讯口令;
之后,客户端和服务端的信息传递,都通过这个口令进行对称的加密。
这样的设计在一定程度上提高了加解密的效率,不过,与客户端服务端各构建一套密钥对的加解密方式相比,在安全性上可能有所下降。在上面所述的通过口令进行加密的过程中,数据也是可以被窃听的,不过由于密钥是256个随机数字,有10的256次方中组合方式,所以破解难度也很大。相对还是比较安全的。服务端和客户端都提前知道了密钥,SSH的这种方式,服务端是通过解密获取到了密钥。
数字签名
(1)首先用一种算法,算出原始数据的摘要。需满足 a.若原始数据有任何变化,计算出来的摘要值都会变化。 b.摘要要够短。这里最常用的算法是MD5。
(2)生成一份非对称加密的公钥和私钥,私钥我自己拿着,公钥公布出去。
(3)对一份数据,算出摘要后,用私钥加密这个摘要,得到一份加密后的数据,称为原始数据的签名。把它跟原始数据一起发送给用户。
(4)用户收到数据和签名后,用公钥解密得到摘要。同时用户用同样的算法计算原始数据的摘要,对比这里计算出来的摘要和用公钥解密签名得到的摘要是否相等,若相等则表示这份数据中途没有被篡改过,因为如果篡改过,摘要会变化。
之所以要有第一步计算摘要,是因为非对称加密的原理限制可加密的内容不能太大(不能大于上述 n 的位数,也就是一般不能大于 1024 位/ 2048 位),于是若要对任意大的数据签名,就需要改成对它的特征值签名,效果是一样的。