㈠ 公钥算法原理
这是一种不对称加密算法。公钥算法包括快速公钥算法与传统公钥算法。快速公钥算法与传统公钥算法相比具有更广泛地应用前景,对快速公钥系统的研究是当前公钥系统研究的一个热点。
定义
不对称加密算法使用两把完全不同但又是完全匹配的一对钥匙—公钥和私钥。在使用不对称加密算法加密文件时,只有使用匹配的一对公钥和私钥,才能完成对明文的加密和解密过程。加密明文时采用公钥加密,解密密文时使用私钥才能完成,而且发信方(加密者)知道收信方的公钥,只有收信方(解密者)才是唯一知道自己私钥的人。不对称加密算法的基本原理是,如果发信方想发送只有收信方才能解读的加密信息,发信者使用收信者的公钥加密信件,收信者使用自己的私钥钥解密信件。显然,采用不对称加密算法,收发信双方在通信之前,收信方必须将自己早已随机生成的公钥送给发信方,而自己保留私钥。由于不对称算法拥有两个密钥,因而特别适用于分布式系统中的数据加密。广泛应用的不对称加密算法有RSA算法和美国国家标准局提出的DSA。以不对称加密算法为基础的加密技术应用非常广泛。
工作原理
1976 年,Whitfield Diffe 和 Martin Hellman 创建了公钥加密。公钥加密是重大的创新,因为它从根本上改变了加密和解密的过程。
Diffe 和 Hellman 提议使用两个密钥,而不是使用一个共享的密钥。一个密钥(称为“私钥”)是保密的。它只能由一方保存,而不能各方共享。第二个密钥(称为“公钥”)不是保密的,可以广泛共享。这两个密钥(称为“密钥对”)在加密和解密操作中配合使用。密钥对具有特殊的互补关系,从而使每个密钥都只能与密钥对中的另一个密钥配合使用。这一关系将密钥对中的密钥彼此唯一地联系在一起:公钥与其对应的私钥组成一对,并且与其他任何密钥都不关联。
由于公钥和私钥的算法之间存在特殊的数学关系,从而使得这种配对成为可能。密钥对在数学上彼此相关,例如,配合使用密钥对可以实现两次使用对称密钥的效果。密钥必须配合使用:不能使用每个单独的密钥来撤消它自己的操作。这意味着每个单独密钥的操作都是单向操作:不能使用一个密钥来撤消它的操作。此外,设计两个密钥使用的算法时,特意设计无法使用一个密钥确定密钥对中的另一个密钥。因此,不能根据公钥确定出私钥。但是,使得密钥对成为可能的数学原理也使得密钥对具有对称密钥所不具有的一个缺点。这就是,所使用的算法必须足够强大,才能使人们无法通过强行尝试,使用已知的公钥来解密通过它加密的信息。公钥利用数学复杂性以及它的单向特性来弥补它是众所周知的这样一个事实,以防止人们成功地破解使用它编码的信息。
如果将此概念应用于前面的示例,则发件人将使用公钥将纯文本加密成密码。然后,收件人将使用私钥将密码重新解密成纯文本。
由于密钥对中的私钥和公钥之间所存在的特殊关系,因此一个人可以在与许多人交往时使用相同的密钥对,而不必与每个人分别使用不同的密钥。只要私钥是保密的,就可以随意分发公钥,并让人们放心地使用它。使许多人使用同一个密钥对代表着密码学上的一个重大突破,因为它显着降低了密钥管理的需求,大大提高了密码学的可用性。用户可以与任意数目的人员共享一个密钥对,而不必为每个人单独设立一个密钥。
公钥加密是邮件安全中的一个基本要素。如果没有公钥加密,那么是否存在实用的邮件安全解决方案是值得怀疑的,因为在公钥加密出现之前,密钥管理是一件很麻烦的事情。在了解了公钥加密的基本概念之后,接下来便是了解如何借助这些概念来实现邮件安全性。
㈡ 公钥和私钥是如何产生的
但是既然这个规律(公钥)已经被公布出来了,为什么还需要另一个规律(私钥)来解密,我们把给出的公钥进行反向一下不就可以解密了吗?为什么公钥解不凯密文?
首先公钥、私钥都可以加密的(只是加密的用途不同),而解密要两个混合才行
你所说的“公钥进行反向”不是很对,你学过化学 那鸡蛋加热后再冷却能成原来的样子吗? 并不是所有的都是可逆的
加密解密的过程是用到 两个很大的素数的乘积来因式分解(据我了解),具体方法我也不懂 那是三个很着名的数学家一起弄出来的 ,还因为这个得了诺贝尔奖 呵呵
㈢ 什么是公钥和私钥
公钥和私钥是通过一种算法得到的一个密钥对(即一个公钥和一个私钥),将其中的一个向外界公开,称为公钥;另一个自己保留,称为私钥。通过这种算法得到的密钥对能保证在世界范围内是唯一的。使用这个密钥对的时候,如果用其中一个密钥加密一段数据,必须用另一个密钥解密。比如用公钥加密数据就必须用私钥解密,如果用私钥加密也必须用公钥解密,否则解密将不会成功。
㈣ 公钥和私钥加密主要算法有哪些,其基本思想是什么
加密算法nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;加密技术是对信息进行编码和解码的技术,编码是把原来可读信息(又称明文)译成代码形式(又称密文),其逆过程就是解码(解密)。加密技术的要点是加密算法,加密算法可以分为对称加密、不对称加密和不可逆加密三类算法。nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;对称加密算法nbsp;nbsp;对称加密算法是应用较早的加密算法,技术成熟。在对称加密算法中,数据发信方将明文(原始数据)和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后,使其变成复杂的加密密文发送出去。收信方收到密文后,若想解读原文,则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密,才能使其恢复成可读明文。在对称加密算法中,使用的密钥只有一个,发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密,这就要求解密方事先必须知道加密密钥。对称加密算法的特点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。不足之处是,交易双方都使用同样钥匙,安全性得不到保证。此外,每对用户每次使用对称加密算法时,都需要使用其他人不知道的惟一钥匙,这会使得发收信双方所拥有的钥匙数量成几何级数增长,密钥管理成为用户的负担。对称加密算法在分布式网络系统上使用较为困难,主要是因为密钥管理困难,使用成本较高。在计算机专网系统中广泛使用的对称加密算法有DES和IDEA等。美国国家标准局倡导的AES即将作为新标准取代DES。nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;不对称加密算法不对称加密算法使用两把完全不同但又是完全匹配的一对钥匙—公钥和私钥。在使用不对称加密算法加密文件时,只有使用匹配的一对公钥和私钥,才能完成对明文的加密和解密过程。加密明文时采用公钥加密,解密密文时使用私钥才能完成,而且发信方(加密者)知道收信方的公钥,只有收信方(解密者)才是唯一知道自己私钥的人。不对称加密算法的基本原理是,如果发信方想发送只有收信方才能解读的加密信息,发信方必须首先知道收信方的公钥,然后利用收信方的公钥来加密原文;收信方收到加密密文后,使用自己的私钥才能解密密文。显然,采用不对称加密算法,收发信双方在通信之前,收信方必须将自己早已随机生成的公钥送给发信方,而自己保留私钥。由于不对称算法拥有两个密钥,因而特别适用于分布式系统中的数据加密。广泛应用的不对称加密算法有RSA算法和美国国家标准局提出的DSA。以不对称加密算法为基础的加密技术应用非常广泛。nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;不可逆加密算法nbsp;nbsp;不可逆加密算法的特征是加密过程中不需要使用密钥,输入明文后由系统直接经过加密算法处理成密文,这种加密后的数据是无法被解密的,只有重新输入明文,并再次经过同样不可逆的加密算法处理,得到相同的加密密文并被系统重新识别后,才能真正解密。显然,在这类加密过程中,加密是自己,解密还得是自己,而所谓解密,实际上就是重新加一次密,所应用的“密码”也就是输入的明文。不可逆加密算法不存在密钥保管和分发问题,非常适合在分布式网络系统上使用,但因加密计算复杂,工作量相当繁重,通常只在数据量有限的情形下使用,如广泛应用在计算机系统中的口令加密,利用的就是不可逆加密算法。近年来,随着计算机系统性能的不断提高,不可逆加密的应用领域正在逐渐增大。在计算机网络中应用较多不可逆加密算法的有RSA公司发明的MD5算法和由美国国家标准局建议的不可逆加密标准SHS(Securenbsp;Hashnbsp;Standard:安全杂乱信息标准)等。加密技术nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;加密算法是加密技术的基础,任何一种成熟的加密技术都是建立多种加密算法组合,或者加密算法和其他应用软件有机结合的基础之上的。下面我们介绍几种在计算机网络应用领域广泛应用的加密技术。nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;非否认(Non-repudiation)技术nbsp;nbsp;该技术的核心是不对称加密算法的公钥技术,通过产生一个与用户认证数据有关的数字签名来完成。当用户执行某一交易时,这种签名能够保证用户今后无法否认该交易发生的事实。由于非否认技术的操作过程简单,而且直接包含在用户的某类正常的电子交易中,因而成为当前用户进行电子商务、取得商务信任的重要保证。nbsp;nbsp;nbsp;nbsp;PGP(Prettynbsp;Goodnbsp;Privacy)技术nbsp;nbsp;PGP技术是一个基于不对称加密算法RSA公钥体系的邮件加密技术,也是一种操作简单、使用方便、普及程度较高的加密软件。PGP技术不但可以对电子邮件加密,防止非授权者阅读信件;还能对电子邮件附加数字签名,使收信人能明确了解发信人的真实身份;也可以在不
㈤ 谁能简述下公钥体制和私钥体制的主要区别
公钥和私钥或者称非对称密钥和对称密钥是密码体制的两种方式。私钥体制指加解密的密钥相同或容易推出,因此加解密的密钥都是保密的。公钥体制指加解密密钥彼此无法推出,公钥公开,私钥保密。
由上定义可知,公钥私钥是两种不同的密码体制,而不是两个不同的应用或两个不同的密钥。因此在加密和签名应用中,公钥私钥均可以使用。
㈥ 所有非对称加密都是私钥推导出公钥吗
可以,公钥和私钥匙相对的,任何一个作为公钥,则另一个就为私钥
㈦ 公钥与私钥的区别与应用。
现实生活中,我要给依依转1个比特币,我需要在比特币交易平台、比特币钱包或者比特币客户端里面,输入我的比特币钱包地址、依依的钱包地址、转出比特币的数量、手续费。然后,我们等十分钟左右,矿工处理完交易信息之后,这1个比特币就成功地转给依依了。
这个过程看似很简单也很便捷,跟我们现在的银行卡转账没什么区别,但是,你知道这个过程是怎样在比特币系统里面实现的吗?它隐藏了哪些原理呢?又或者,它是如何保证交易能够在一个安全的环境下进行呢?
我们今天就来讲一讲。
对于转出方和接收方来讲,也就是我和依依(我是转出方,依依是接收方)我们都需要出具两个东西:钱包地址、私钥。
我们先说钱包地址。比特币钱包地址其实就相当于银行卡、支付宝账号、微信钱包账号,是比特币支付转账的“凭证”,记录着平台与平台、钱包与钱包、钱包与平台之间的转账信息。
我们在使用银行卡、支付宝、微信转账时都需要密码,才能够支付成功。那么,在比特币转账中,同样也有这么一个“密码”,这个“密码“被称作“私钥”。掌握了私钥,就掌握了其对应比特币地址上的生杀大权。
“私钥”是属于“非对称加密算法”里面的概念,与之对应的还有另一个概念,名叫:“公钥”。
公钥和私钥,从字面意思我们就可以理解:公钥,是可以公开的;而私钥,是私人的、你自己拥有的、需要绝对保密的。
公钥是根据私钥计算形成的,比特币系统使用的是椭圆曲线加密算法,来根据私钥计算出公钥。这就使得,公钥和私钥形成了唯一对应的关系:当你用了其中一把钥匙加密信息时,只有配对的另一把钥匙才能解密。所以,正是基于这种唯一对应的关系,它们可以用来验证信息发送方的身份,还可以做到绝对的保密。
我们举个例子讲一下,在非对称加密算法中,公钥和私钥是怎么运作的。
我们知道,公钥是可以对外公开的,那么,所有人都知道我们的公钥。在转账过程中,我不仅要确保比特币转给依依,而不会转给别人,还得让依依知道,这些比特币是我转给她的,不是鹿鹿,也不是韭哥。
比特币系统可以满足我的上述诉求:比特币系统会把我的交易信息缩短成固定长度的字符串,也就是一段摘要,然后把我的私钥附在这个摘要上,形成一个数字签名。因为数字签名里面隐含了我的私钥信息,所以,数字签名可以证明我的身份。
完成之后,完整的交易信息和数字签名会一起广播给矿工,矿工用我的公钥进行验证、看看我的公钥和我的数字签名能不能匹配上,如果验证成功,都没问题,那么,就能够说明这个交易确实是我发出的,而且信息没有被更改。
接下来,矿工需要验证,这笔交易花费的比特币是否是“未被花费”的交易。如果验证成功,则将其放入“未确认交易”,等待被打包;如果验证失败,则该交易会被标记为“无效交易”,不会被打包。
其实,公钥和私钥,简单理解就是:既然是加密,那肯定是不希望别人知道我的消息,所以只能我才能解密,所以可得出:公钥负责加密,私钥负责解密;同理,既然是签名,那肯定是不希望有人冒充我的身份,只有我才能发布这个数字签名,所以可得出:私钥负责签名,公钥负责验证。
到这里,我们简单概括一下上面的内容。上面我们主要讲到这么几个词:私钥、公钥、钱包地址、数字签名,它们之间的关系我们理一下:
(1)私钥是系统随机生成的,公钥是由私钥计算得出的,钱包地址是由公钥计算得出的,也就是:私钥——公钥——钱包地址,这样一个过程;
(2)数字签名,是由交易信息+私钥信息计算得出的,因为数字签名隐含私钥信息,所以可以证明自己的身份。
私钥、公钥都是密码学范畴的,属于“非对称加密”算法中的“椭圆加密算法”,之所以采用这种算法,是为了保障交易的安全,二者的作用在于:
(1)公钥加密,私钥解密:公钥全网公开,我用依依的公钥给信息加密,依依用自己的私钥可以解密;
(2)私钥签名,公钥验证:我给依依发信息,我加上我自己的私钥信息形成数字签名,依依用我的公钥来验证,验证成功就证明的确是我发送的信息。
只不过,在比特币交易中,加密解密啦、验证啦这些都交给矿工了。
至于我们现在经常用的钱包APP,只不过是私钥、钱包地址和其他区块链数据的管理工具而已。钱包又分冷钱包和热钱包,冷钱包是离线的,永远不联网的,一般是以一些实体的形式出现,比如小本子什么的;热钱包是联网的,我们用的钱包APP就属于热钱包。
㈧ 密钥密码体系的公开密钥算法RSA
公开密钥算法是在1976年由当时在美国斯坦福大学的迪菲(Diffie)和赫尔曼(Hellman)两人首先发明的(论文New Direction in Cryptography)。但目前最流行的RSA是1977年由MIT教授Ronald L.Rivest,Adi Shamir和Leonard M.Adleman共同开发的,分别取自三名数学家的名字的第一个字母来构成的。
1976年提出的公开密钥密码体制思想不同于传统的对称密钥密码体制,它要求密钥成对出现,一个为加密密钥(e),另一个为解密密钥(d),且不可能从其中一个推导出另一个。自1976年以来,已经提出了多种公开密钥密码算法,其中许多是不安全的, 一些认为是安全的算法又有许多是不实用的,它们要么是密钥太大,要么密文扩展十分严重。多数密码算法的安全基础是基于一些数学难题, 这些难题专家们认为在短期内不可能得到解决。因为一些问题(如因子分解问题)至今已有数千年的历史了。
公钥加密算法也称非对称密钥算法,用两对密钥:一个公共密钥和一个专用密钥。用户要保障专用密钥的安全;公共密钥则可以发布出去。公共密钥与专用密钥是有紧密关系的,用公共密钥加密的信息只能用专用密钥解密,反之亦然。由于公钥算法不需要联机密钥服务器,密钥分配协议简单,所以极大简化了密钥管理。除加密功能外,公钥系统还可以提供数字签名。
公钥加密算法中使用最广的是RSA。RSA使用两个密钥,一个公共密钥,一个专用密钥。如用其中一个加密,则可用另一个解密,密钥长度从40到2048bit可变,加密时也把明文分成块,块的大小可变,但不能超过密钥的长度,RSA算法把每一块明文转化为与密钥长度相同的密文块。密钥越长,加密效果越好,但加密解密的开销也大,所以要在安全与性能之间折衷考虑,一般64位是较合适的。RSA的一个比较知名的应用是SSL,在美国和加拿大SSL用128位RSA算法,由于出口限制,在其它地区(包括中国)通用的则是40位版本。
RSA算法研制的最初理念与目标是努力使互联网安全可靠,旨在解决DES算法秘密密钥的利用公开信道传输分发的难题。而实际结果不但很好地解决了这个难题;还可利用RSA来完成对电文的数字签名以抗对电文的否认与抵赖;同时还可以利用数字签名较容易地发现攻击者对电文的非法篡改,以保护数据信息的完性。 公用密钥的优点就在于,也许你并不认识某一实体,但只要你的服务器认为该实体的CA是可靠的,就可以进行安全通信,而这正是Web商务这样的业务所要求的。例如信用卡购物。服务方对自己的资源可根据客户CA的发行机构的可靠程度来授权。目前国内外尚没有可以被广泛信赖的CA。美国Natescape公司的产品支持公用密钥,但把Natescape公司作为CA。由外国公司充当CA在我国是一件不可想象的事情。
公共密钥方案较保密密钥方案处理速度慢,因此,通常把公共密钥与专用密钥技术结合起来实现最佳性能。即用公共密钥技术在通信双方之间传送专用密钥,而用专用密钥来对实际传输的数据加密解密。另外,公钥加密也用来对专用密钥进行加密。
在这些安全实用的算法中,有些适用于密钥分配,有些可作为加密算法,还有些仅用于数字签名。多数算法需要大数运算,所以实现速度很慢,不能用于快的数据加密。以下将介绍典型的公开密钥密码算法-RSA。
RSA算法很好的完成对电文的数字签名以抗对数据的否认与抵赖;利用数字签名较容易地发现攻击者对电文的非法篡改,以保护数据信息的完整性。目前为止,很多种加密技术采用了RSA算法,比如PGP(PrettyGoodPrivacy)加密系统,它是一个工具软件,向认证中心注册后就可以用它对文件进行加解密或数字签名,PGP所采用的就是RSA算法。由此可以看出RSA有很好的应用。
㈨ 什么是公钥密码算法
20世纪70年代,美国学者Diffie和Hellman,以及以色列学者Merkle分别独立地提出了一种全新的密码体制的概念。Diffie和Hellman首先将这个概念公布在1976年美国国家计算机会议上,几个月后,他们这篇开创性的论文《密码学的新方向》发表在IEEE杂志信息论卷上,由于印刷原因,Merkle对这一领域的贡献直到1978年才出版。他们所创造的新的密码学理论,突破了传统的密码体制对称密钥的概念,竖起了近代密码学的又一里程碑。
不同于以前采用相同的加密和解密密钥的对称密码体制,Diffie和Hellman提出了采用双钥体制,即每个用户都有一对选定的密钥:一个是可以公开的,另一个则是秘密的。公开的密钥可以像电话号码一样公布,因此称为公钥密码体制或双钥体制。
公钥密码体制的主要特点是将加密和解密的能力分开,因而可以实现多个用户的信息只能由一个用户解读;或只能由一个用户加密消息而由多个用户解读,前者可以用于公共网络中实现保密通信,而后者可以用于认证系统中对消息进行数字签名。
公开密钥密码的基本思想是将传统密码的密钥一分为二,分为加密密钥Ke和解密密钥Kd,用加密密钥Ke控制加密,用解密密钥Kd控制解密。而且由计算复杂性确保加密密钥Ke在计算上不能推导出解密密钥Kd。这样,即使将Ke公开也不会暴露Kd,也不会损害密码的安全。于是便可以将Ke公开,而只对Kd保密。由于Ke是公开的,只有Kd是保密的,因此从根本上克服了传统密码在密钥分配上的困难。
公开密钥密码满足的条件
根据公开密钥密码的基本思想,可知一个公开密钥密码应当满足下面三个条件:
条件1是构成密码的基本条件,是传统密码和公开密钥密码都必须具备的起码条件。
条件2是公开密钥密码的安全条件,是公开密钥密码的安全基础,而且这一条件是最难满足的。目前尚不能从数学上证明一个公开密钥密码完全满足这一条件,而只能证明它不满足这一条件。
条件3是公开密钥密码的工程实用条件。因为只有算法E和D都是高效的,密码才能实用。否则,密码只有理论意义,而不能实际应用。
满足了以上三个条件,便可构成一个公开密钥密码,这个密码可以确保数据的秘密性。然而还需要确保数据的真实性,则还需满足第四个条件。
4.对于所有明文M都有E(D(M,Kd),Ke)=M。
条件4是公开密钥密码能够确保数据真实性的基本条件。如果满足了条件1、2、4,同样可以构成一个公开密钥密码,这个密码可以确保数据的真实性。
如果同时满足以上四个条件,则公开密钥密码可以同时确保数据的秘密性和真实性。此时,对于所有的明文M都有D(E(M,Ke),Kd)= E(D(M,Kd),Ke)=M。
公开密钥密码从根本上克服了传统密码在密钥分配上的困难,利用公开密钥密码进行保密通信需要成立一个密钥管理机构(KMC),每个用户将自己的姓名、地址和公开的加密密钥等信息在KMC登记注册,将公钥记入共享的公开密钥数据库。KMC负责密钥的管理,并对用户是可信赖的。这样,用户利用公开密钥密码进行保密通信就像查电话号码簿打电话一样方便,再也不需要通信双方预约密钥,因此特别适合计算机网络应用,而且公开密钥密码实现数字签名容易,所以特别受欢迎。
下图是公钥密码体制的框图,主要分为以下几步:
这就是公开密钥的原理~
(转载需向本人获取权限)
㈩ 怎样实现对私钥(公钥)进行解密
要实现安全登录,可以采用下面三种方法,一种基于非对称加密算法,一种基于对称加密算法,最后一种基于散列算法。下面我们来分别讨论这三种方法。
非对称加密算法中,目前最常用的是 RSA 算法和 ECC(椭圆曲线加密)算法。要采用非对称加密算法实现安全登录的话,首先需要在客户端向服务器端请求登录页面时,服务器生成公钥和私钥,然后将公钥随登录页面一起传递给客户端浏览器,当用户输入完用户名密码点击登录时,登录页面中的 JavaScript 调用非对称加密算法对用户名和密码用用公钥进行加密。然后再提交到服务器端,服务器端利用私钥进行解密,再跟数据库中的用户名密码进行比较,如果一致,则登录成功,否则登录失败。
看上去很简单,但是这里有这样几个问题。目前 RSA 算法中,1024-2048 位的密钥被认为是安全的。如果密钥长度小于这个长度,则认为可以被破解。但这样的长度超过了程序设计语言本身所允许的数字运算范围,需要通过模拟来实现大数运算。而在 Web 系统的客户端,如果通过 JavaScript 来模拟大数运行的话,效率将会是很低的,因此要在客户端采用这样的密钥来加密数据的话,许多浏览器会发出执行时间过长,停止运行的警告。然而,解密或者密钥生成的时间相对于加密来说要更长。虽然解密和密钥生成是在服务器端执行的,但是如果服务器端是 PHP、ASP 这样的脚本语言的话,它们也将很难胜任这样的工作。ECC 算法的密钥长度要求比 RSA 算法要低一些,ECC 算法中 160 位的密钥长度被认为与 RSA 算法中 1024 位的密钥长度的安全性是等价的。虽然仍然要涉及的模拟大数运算,但 ECC 算法的密钥长度的运算量还算是可以接受的,但是 ECC 算法比 RSA 算法要复杂的多,因此实现起来也很困难。
对称加密算法比非对称加密算法要快得多,但是对称加密算法需要数据发送方和接受方共用一个密钥,密钥是不能通过不安全的网络直接传递的,否则密钥和加密以后的数据如果同时监听到的话,入侵者就可以直接利用监听到的密钥来对加密后的信息进行解密了。
那是不是就不能通过对称加密算法实现安全登录呢?其实只要通过密钥交换算法就可以实现安全登录了,常用的密钥交换算法是 Diffie-Hellman 密钥交换算法。我们可以这样来实现密钥的安全传递,首先在客户端向服务器端请求登录页面时,服务器端生成一个大素数 p,它的本原根 g,另外生成一个随机数 Xa,然后计算出 Ya = gXa mod p,将 p、g、Ya 连同登录页面一起发送给客户端,然后客户端也生成一个随机数 Xb,计算 Yb = gXb mod p,然后再计算 K = YaXb mod p,现在 K 就是密钥,接下来就可以用 K 作密钥,用对称加密算法对用户输入进行加密了,然后将加密后的信息连同计算出来的 Yb 一同发送给服务器端,服务器端计算 K = YbXa mod p,这样就可以得到跟客户端相同的密钥 K 了,最后用客户端加密算法的相应解密算法,就可以在服务器端将加密信息进行解密了,信息解密以后进行比较,一致则登录成功,否则登录失败。需要注意的时候,这里服务器端生成的随机数 Xa 和 客户端生成的随机数 Xb 都不传递给对方。传递的数据只有 p、g、Ya、Yb 和加密后的数据。
但是如果我们不采用加密算法而采用散列算法对登录密码进行处理的话,可以避免被直接解密出原文,但是如果直接采用 MD5 或者 SHA1 来对登录密码进行处理后提交的话,一旦入侵者监听到散列后的密码,则不需要解密出原文,直接将监听到的数据提交给服务器,就可以实现入侵的目的了。而且,目前 MD5 算法已被破解,SHA1 算法则被证明从理论上可破解,就算采用离线碰撞,也可以找出与原密码等价的密码来。所以直接采用 MD5 或者 SHA1 来对密码进行散列处理也是不可行的。
但是如果在散列算法中加入了密钥,情况就不一样了。hmac 算法正好作了这样的事情,下面我们来看看如何用 hmac 算法实现安全登录。首先在客户端向服务器端请求登录页面时,服务器端生成一个随机字符串,连同登录页面一同发送给客户端浏览器,当用户输入完用户名密码后,将密码采用 MD5 或者 SHA1 来生成散列值作为密钥,服务器端发送来的随机字符串作为消息数据,进行 hmac 运算。然后将结果提交给服务器。之所以要对用户输入的密码进行散列后再作为密钥,而不是直接作为密钥,是为了保证密钥足够长,而又不会太长。服务器端接受到客户端提交的数据后,将保存在服务器端的随机字符串和用户密码进行相同的运算,然后进行比较,如果结果一致,则认为登录成功,否则登录失败。当然如果不用 hmac 算法,直接将密码和服务器端生成的随机数合并以后再做 MD5 或者 SHA1,应该也是可以的。
这里客户端每次请求时服务器端发送的随机字符串都是不同的,因此即使入侵者监听到了这个随机字符串和加密后的提交的数据,它也无法再次提交相同的数据通过验证。而且通过监听到的数据也无法计算出密钥,所以也就无法伪造登录信息了。
对称和非对称加密算法不仅适用于登录验证,还适合用于最初的密码设置和以后密码修改的过程中,而散列算法仅适用于登录验证。但是散列算法要比对称和非对称加密算法效率高。