几种通信加密的方法（Key Agreement Protocol, Digital Signatures, RSA from Blown to Bits）

这几天在读《Blown to Bits》中有关加密的章节，在这里做些小结。《Blown to Bits》一本有关计算科学的科普书，这本书是以Creative Commons协议发布的，可以从http://www.bitsbook.com/免费下载。

Key Agreement Protocol

通过场景介绍基本原理是比较通俗易懂的方式，这里首先布置一个场景：



主人公：小白，小黑，小花



背景：小白想和小黑通过公网通信，小花想***





人物介绍：

小白：拥有一个数字私匙a

小黑：拥有一个数字私匙b



非人物介绍：

公共公匙：g，任何人都可以获得





双方开始通话：

小白：利用公共公匙g和自己的私匙a生成自己的公匙A

小黑：利用公共公匙g和自己的私匙b生成自己的公匙B

小白：获取小黑的公匙B，并利用自己的私匙a与B进行运算C = a * B = a * b* g

小黑：获取小白的公匙A，并利用自己的私匙b与A进行运算C = b * A = b * a* g

小花：获取了公匙g, A, B，但无法获得C

这样，双方就可以利用C进行加密、解密操作从而进行安全通信了。



我的迷惑：知道了g和A，难道不能计算出a = A/g吗？不太明白这个数学上的原理，书里也没细讲，欢迎热心人留言讲解一下：）

Public Keys for Private Messages

主人公：小白，小黑们，小花



背景：小白想让小黑们给他发送加密的信息，小花想获取这些信息







人物介绍：

小白：拥有一个数字私匙a，一个公匙A = a * g

小黑：拥有一个数字私匙b，一个公匙B = b * g



非人物介绍：

公共公匙：g，任何人都可以获得



小黑们开始向小白发送消息：

小黑：接受小白的公匙A，利用自己的私匙b和小白的公匙A对数据进行加密C = A * b，然后将加密数据和公匙B发送给小白

小白：接受小黑们的加密信息信息和公匙B，利用C = a * B解密信息

小花：获取了A，B，g，但无法解密数据



这种方式的核心仍是Key Agreement Protocol的原理，与Key Agreement Protocol的不同之处是小黑往往每次都换私匙b，因为不涉及到交互，因此保密性更强。

Digital Signature

数字签名的一个主要作用是验证发行人，例如验证声明为小白发布的信息的确是小白所发布，而不是其他人的冒名顶替。





主人公：小白，小黑，小花



背景：小白发布了一个信息，加入自己的签名，小花想伪造小白的签名，从而发布虚假信息



人物介绍：

小白：拥有一个公匙-私匙对



小白开始发布信息：

小白：在自己发布的信息中提取一个digest，然后使用私匙对这个digest进行加密

小黑：使用小白的公匙对小白的digest进行解密，然后与小白所发布的信息进行对照，如果一致，则可以确定这个信息的确是小白所发

小灰：无法获得小白的私匙a，因此对digest进行加密



公匙-私匙对（key-pair）的主要实现算法就是RSA算法

RSA

RSA算法思想的提出是在Diffie和Hellman于1976年发表的论文中提出的，然后Ron Rivest, Adi Shamir和Len Adleman在1977年提出了一种算法实现。



其核心思想：使用私匙加密的数据只有用公匙才能解密，使用公匙加密的数据只有使用私匙才能解密







这种方法的数学原理我还不清楚，希望热心人帮忙补充：）