本文借鑒原文ruanyifeng，作者是阮一峰。

加密方法分類

• 加密方法可以分為兩大類。一類是單鑰加密（private key cryptography），還有一類叫做雙鑰加密（public key cryptography）。
• 前者的加密和解密過程都用同一套密碼，后者的加密和解密過程用的是兩套密碼。
• 歷史上，人類傳統的加密方法都是前一種，比如二戰期間德軍用的Enigma電報密碼。莫爾斯電碼也可以看作是一種私鑰加密方法。

單鑰加密

在單鑰加密的情況下，密鑰只有一把，所以密鑰的保存變得很重要。一旦密鑰泄漏，密碼也就被破解。

雙鑰加密

在雙鑰加密的情況下，密鑰有兩把，一把是公開的公鑰，還有一把是不公開的私鑰。

雙鑰加密的原理如下：
a) 公鑰和私鑰是一一對應的關系，有一把公鑰就必然有一把與之對應的、獨一無二的私鑰，反之亦成立。
b) 所有的（公鑰, 私鑰）對都是不同的。
c) 用公鑰可以解開私鑰加密的信息，反之亦成立。
d) 同時生成公鑰和私鑰應該相對比較容易，但是從公鑰推算出私鑰，應該是很困難或者是不可能的。

單鑰加密和雙鑰加密的區別

• 目前，通用的單鑰加密算法為DES（Data Encryption Standard），通用的雙鑰加密算法為RSA（ Rivest-Shamir-Adleman），都產生于上個世紀70年代。

• 在雙鑰體系中，公鑰用來加密信息，私鑰用來數字簽名。

• 因為任何人都可以生成自己的（公鑰，私鑰）對，所以為了防止有人散布偽造的公鑰騙取信任，就需要一個可靠的第三方機構來生成經過認證的（公鑰，私鑰）對。目前，世界上最主要的數字服務認證商是位于美國加州的Verisign公司，它的主要業務就是分發RSA數字證書。

數字簽名是什么？

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鮑勃有兩把鑰匙，一把是公鑰，另一把是私鑰。

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鮑勃把公鑰送給他的朋友們----帕蒂、道格、蘇珊----每人一把。

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蘇珊要給鮑勃寫一封保密的信。她寫完后用鮑勃的公鑰加密，就可以達到保密的效果。

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鮑勃收信后，用私鑰解密，就看到了信件內容。這里要強調的是，只要鮑勃的私鑰不泄露，這封信就是安全的，即使落在別人手里，也無法解密。

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鮑勃給蘇珊回信，決定采用"數字簽名"。他寫完后先用Hash函數，生成信件的摘要（digest）。

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然后，鮑勃使用私鑰，對這個摘要加密，生成"數字簽名"（signature）。

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鮑勃將這個簽名，附在信件下面，一起發給蘇珊。

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蘇珊收信后，取下數字簽名，用鮑勃的公鑰解密，得到信件的摘要。由此證明，這封信確實是鮑勃發出的。

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蘇珊再對信件本身使用Hash函數，將得到的結果，與上一步得到的摘要進行對比。如果兩者一致，就證明這封信未被修改過。

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復雜的情況出現了。道格想欺騙蘇珊，他偷偷使用了蘇珊的電腦，用自己的公鑰換走了鮑勃的公鑰。此時，蘇珊實際擁有的是道格的公鑰，但是還以為這是鮑勃的公鑰。因此，道格就可以冒充鮑勃，用自己的私鑰做成"數字簽名"，寫信給蘇珊，讓蘇珊用假的鮑勃公鑰進行解密。

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后來，蘇珊感覺不對勁，發現自己無法確定公鑰是否真的屬于鮑勃。她想到了一個辦法，要求鮑勃去找"證書中心"（certificate authority，簡稱CA），為公鑰做認證。證書中心用自己的私鑰，對鮑勃的公鑰和一些相關信息一起加密，生成"數字證書"（Digital Certificate）。

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鮑勃拿到數字證書以后，就可以放心了。以后再給蘇珊寫信，只要在簽名的同時，再附上數字證書就行了

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蘇珊收信后，用CA的公鑰解開數字證書，就可以拿到鮑勃真實的公鑰了，然后就能證明"數字簽名"是否真的是鮑勃簽的。

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下面，我們看一個應用"數字證書"的實例：https協議。這個協議主要用于網頁加密。

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首先，客戶端向服務器發出加密請求。

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服務器用自己的私鑰加密網頁以后，連同本身的數字證書，一起發送給客戶端

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客戶端（瀏覽器）的"證書管理器"，有"受信任的根證書頒發機構"列表。客戶端會根據這張列表，查看解開數字證書的公鑰是否在列表之內。

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如果數字證書記載的網址，與你正在瀏覽的網址不一致，就說明這張證書可能被冒用，瀏覽器會發出警告。

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如果這張數字證書不是由受信任的機構頒發的，瀏覽器會發出另一種警告。

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如果數字證書是可靠的，客戶端就可以使用證書中的服務器公鑰，對信息進行加密，然后與服務器交換加密信息。

問題解析：

1. 鮑勃的公鑰就可以冒充鮑勃？
道格自己不也有鮑勃的公鑰么？“每人一把”。

答：
只有有了鮑勃的私鑰，才能冒充鮑勃。
道格沒有鮑勃的私鑰，只好偽造鮑勃的公鑰。
道格用自己的私鑰加密發給蘇珊的信件，蘇珊收到信件后用道格的公鑰自然能正常解密該信件，但是蘇珊以為她收到的是鮑勃的信件，并且認為是用鮑勃的公鑰來解密的，自然認為發信的就是鮑勃，所以道格就達到了偽造鮑勃與蘇珊通訊的目的。

**2.既然道格可以替換鮑勃的公鑰，為什么不能故技重施，偽造CA的公鑰，然后用自己的私鑰偽造成CA的數字證書，從而達到欺騙蘇珊的目的呢？
**

答：
公鑰不需加密。
CA公鑰無法偽造，因為CA公鑰是可查的，比如在MSDN里可以查到微軟用于簽名driver的公鑰（Base64碼）。
CA都是一些可靠的大機構，它們的公鑰在自己網站上提供下載，所以無法偽造。

3.數字簽名和數字加密的區別

答：
實際上，數字簽名是保證數據完整性的，但它不保證數據加密，不保證數據傳輸途中無人嗅探竊聽。
好比一輛敞篷大貨車從A開到B，中途沒有灑落任何東西，完整性得到了保證。但是車上有什么東西也被路人看光光。
數據加密是從A到B建了一條虛擬隧道，貨車在里面開，路人誰也不知道是什么東西。
車子到了B后，送貨的人給出自己的身份證，證明自己的確是從A來的。收貨的人可以選擇相信這個身份證。也可以把身份證放到自己的身份證校驗儀查詢，看看是不是公安部發的真的身份證。
如果你的身份證校驗儀（CA）已經是假的了，那就啥都別說了，重裝系統吧。

4.最后一步“如果數字證書是可靠的，客戶端就可以使用證書中的服務器公鑰，對信息進行加密，然后與服務器交換加密信息。”
這里似乎有點問題。

答：
通常公開鑰算法用于相互驗證，之后會建立session key（比如128位AES key）。后續交互的信息都是用session key和對稱加密算法（比如AES）來加解密的，已經與證書本身和公鑰密鑰無關。因為公開密鑰算法比對稱密鑰算法開銷大很多。

5. 第8步 的說法有問題，只此一步，是無法確定信由鮑勃發出的。

答：
8的說法沒有問題，就這一步就可以保證信由Bob發出的。因為消息是由Bob的私鑰簽名的，只有Bob本人才有他的私鑰，所以能用Bob的公鑰解密的，一定是Bob發出的。
8實現了抗否認性，9實現的是完整性。這是兩個不同的概念。

6.舉例
假設兩個用戶A，B進行通信，公鑰為c,私鑰為d，明文為x.
A用公鑰對明文進行加密形成密文c(x)，然后傳輸密文；
B收到密文，用私鑰對密文進行解密d(c(x)),得到要通信的明文x。

補充：
如果是 A 同時和 B, C 通信，如果C的私鑰為e
C收到密文，用私鑰對密文進行解密e(c(x)),得到要通信的明文x。
c 是公鑰, d、e 是私鑰。用不同的私鑰解密，能得到同樣的結果。
這個過程通過很巧妙的數學來實現。