計算機網路對稱加密和非對稱加密

A. 什麼是對稱加密什麼是非對稱加密

對稱加密:舉個例子來簡要說明一下對稱加密的工作過程。甲和乙是一對生意搭檔，他們住在不同的城市。由於生意上的需要，他們經常會相互之間郵寄重要的貨物。為了保證貨物的安全，他們商定製作一個保險盒，將物品放入其中。他們打造了兩把相同的鑰匙分別保管，以便在收到包裹時用這個鑰匙打開保險盒，以及在郵寄貨物前用這把鑰匙鎖上保險盒。
上面是一個將重要資源安全傳遞到目的地的傳統方式，只要甲乙小心保管好鑰匙，那麼就算有人得到保險盒，也無法打開。這個思想被用到了現代計算機通信的信息加密中。在對稱加密中，數據發送方將明文（原始數據）和加密密鑰一起經過特殊加密演算法處理後，使其變成復雜的加密密文發送出去。接收方收到密文後，若想解讀原文，則需要使用加密密鑰及相同演算法的逆演算法對密文進行解密，才能使其恢復成可讀明文。在對稱加密演算法中，使用的密鑰只有一個，發收信雙方都使用這個密鑰對數據進行加密和解密。

非對稱加密:美國學者Dime和Henman為解決信息公開傳送和密鑰管理問題，提出一種新的密鑰交換協議，允許在不安全的媒體上的通訊雙方交換信息，安全地達成一致的密鑰，這就是「公開密鑰系統」。

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B. 對稱加密和非對稱加密的主要區別

對稱加密演算法是應用較早的加密演算法，技術成熟。在對稱加密演算法中，數據發信方將明文（原始數據）和加密密鑰一起經過特殊加密演算法處理後，使其變成復雜的加密密文發送出去。收信方收到密文後，若想解讀原文，則需要使用加密用過的密鑰及相同演算法的逆演算法對密文進行解密，才能使其恢復成可讀明文。在對稱加密演算法中，使用的密鑰只有一個，發收信雙方都使用這個密鑰對數據進行加密和解密，這就要求解密方事先必須知道加密密鑰。對稱加密演算法的特點是演算法公開、計算量小、加密速度快、加密效率高。不足之處是，交易雙方都使用同樣鑰匙，安全性得不到保證。此外，每對用戶每次使用對稱加密演算法時，都需要使用其他人不知道的惟一鑰匙，這會使得發收信雙方所擁有的鑰匙數量成幾何級數增長，密鑰管理成為用戶的負擔。對稱加密演算法在分布式網路系統上使用較為困難，主要是因為密鑰管理困難，使用成本較高。

C. 什麼是對稱和非對稱加密

對稱加密就是加密和解密都使用相同的密鑰；反過來，非對稱加密就是加密和解密使用不同的密鑰。

D. 對稱加密和非對稱加密的區別

對稱加密的加密和解密密鑰都是一樣的。而非對稱加密的加密和解密密鑰是不一樣的。它們的演算法也是不同的。
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對稱加密演算法
對稱加密演算法是應用較早的加密演算法，技術成熟。在對稱加密演算法中，數據發信方將明文（原始數據）和加密密鑰一起經過特殊加密演算法處理後，使其變成復雜的加密密文發送出去。收信方收到密文後，若想解讀原文，則需要使用加密用過的密鑰及相同演算法的逆演算法對密文進行解密，才能使其恢復成可讀明文。在對稱加密演算法中，使用的密鑰只有一個，發收信雙方都使用這個密鑰對數據進行加密和解密，這就要求解密方事先必須知道加密密鑰。對稱加密演算法的特點是演算法公開、計算量小、加密速度快、加密效率高。不足之處是，交易雙方都使用同樣鑰匙，安全性得不到保證。此外，每對用戶每次使用對稱加密演算法時，都需要使用其他人不知道的惟一鑰匙，這會使得發收信雙方所擁有的鑰匙數量成幾何級數增長，密鑰管理成為用戶的負擔。對稱加密演算法在分布式網路系統上使用較為困難，主要是因為密鑰管理困難，使用成本較高。在計算機專網系統中廣泛使用的對稱加密演算法有des、idea和aes。
傳統的des由於只有56位的密鑰，因此已經不適應當今分布式開放網路對數據加密安全性的要求。1997年rsa數據安全公司發起了一項「des挑戰賽」的活動，志願者四次分別用四個月、41天、56個小時和22個小時破解了其用56位密鑰des演算法加密的密文。即des加密演算法在計算機速度提升後的今天被認為是不安全的。
aes是美國聯邦政府採用的商業及政府數據加密標准，預計將在未來幾十年裡代替des在各個領域中得到廣泛應用。aes提供128位密鑰，因此，128位aes的加密強度是56位des加密強度的1021倍還多。假設可以製造一部可以在1秒內破解des密碼的機器，那麼使用這台機器破解一個128位aes密碼需要大約149億萬年的時間。（更深一步比較而言，宇宙一般被認為存在了還不到200億年）因此可以預計，美國國家標准局倡導的aes即將作為新標准取代des。
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不對稱加密演算法
不對稱加密演算法使用兩把完全不同但又是完全匹配的一對鑰匙—公鑰和私鑰。在使用不對稱加密演算法加密文件時，只有使用匹配的一對公鑰和私鑰，才能完成對明文的加密和解密過程。加密明文時採用公鑰加密，解密密文時使用私鑰才能完成，而且發信方（加密者）知道收信方的公鑰，只有收信方（解密者）才是唯一知道自己私鑰的人。不對稱加密演算法的基本原理是，如果發信方想發送只有收信方才能解讀的加密信息，發信方必須首先知道收信方的公鑰，然後利用收信方的公鑰來加密原文；收信方收到加密密文後，使用自己的私鑰才能解密密文。顯然，採用不對稱加密演算法，收發信雙方在通信之前，收信方必須將自己早已隨機生成的公鑰送給發信方，而自己保留私鑰。由於不對稱演算法擁有兩個密鑰，因而特別適用於分布式系統中的數據加密。廣泛應用的不對稱加密演算法有rsa演算法和美國國家標准局提出的dsa。以不對稱加密演算法為基礎的加密技術應用非常廣泛。

E. 對稱加密、非對稱加密、摘要、數字簽名、數字證書

作為一個開發人員，或多或少都聽說過對稱加密、非對稱加密、摘要、數字簽名、數字證書這幾個概念，它們是用來保證在互聯網通信過程中數據傳輸安全的。有人可能會有疑惑，我給傳輸數據加個密不就安全了，為什麼還要搞這么多花樣出來？本文主要通過一個案例來講解這幾個概念的實際作用。

在此之前，我先簡單介紹一下這幾個概念。

對稱加密是指用來加密和解密的是同一個秘鑰。其特點是加密速度快，但是秘鑰容易被黑客截獲，所以安全性不高。常見的有AES、DES演算法。

非對稱加密是指用來加密和解密的是不同的秘鑰，它們是成對出現的，稱為公鑰和私鑰，知道其中一個秘鑰是無法推導出另外一個秘鑰的。用公鑰加密的內容需要用私鑰才能解密，用私鑰加密的內容需要用公鑰才能解密。非對稱加密的特點是安全性高，缺點是加密速度慢。常見的有RSA演算法。

所謂的摘要就是一段信息或者一個文件通過某個哈希演算法(也叫摘要演算法)而得到的一串字元。摘要演算法的特點就是不同的文件計算出的摘要是不同的(也有可能相同，但是可能性非常非常低)，比如一個1G的視頻文件，哪怕只是改動其中一個位元組，最後計算得到的摘要也是完全不同的，所以摘要演算法通常是用來判斷文件是否被篡改過。其還有一個特點就是通過摘要是無法推導出源文件的信息的。常用的摘要演算法有MD5、SHA等。

數字簽名就是一個文件的摘要加密後的信息。數字簽名是和源文件一起發送給接收方的，接收方收到後對文件用摘要演算法算出一個摘要，然後和數字簽名中的摘要進行比對，兩者不一致的話說明文件被篡改了。

數字證書是一個經證書授權中心生成的文件，數字證書里一般會包含公鑰、公鑰擁有者名稱、CA的數字簽名、有效期、授權中心名稱、證書序列號等信息。其中CA的數字簽名是驗證證書是否被篡改的關鍵，它其實就是對證書裡面除了CA的數字簽名以外的內容進行摘要演算法得到一個摘要，然後CA機構用他自己的私鑰對這個摘要進行加密就生成了CA的數字簽名，CA機構會公開它的公鑰，驗證證書時就是用這個公鑰解密CA的數字簽名，然後用來驗證證書是否被篡改。

場景：

張三要找人裝修一個房子，原則是誰的出價便宜就給誰裝修，所以對於報價文件就是屬於機密文件。下面我們來看下不同的方式傳輸報價文件都會有什麼風險。

現在李四想接這個裝修的活，他做了一份報價文件(文件名: lisi.txt ，文件內容: 報價50萬 )。然後李四用一個對稱秘鑰 123 對這個文件進行加密。最後李四將這個秘鑰和加密的文件發給張三，張三收到後用這個秘鑰解密，知道了李四的報價是50萬。

同時王五也想接這個裝修的活，他本來是想報價55萬的，但是又擔心報價太高而丟掉這個活。恰巧王五是個黑客高手，於是他截獲了李四發給張三的秘鑰和加密文件，知道了李四報價是50萬。最後王五將自己的報價改成了49萬發給張三，結果王五接下了這個裝修活。

結論：
用對稱加密的話，一旦秘鑰被黑客截獲，加密就形同虛設，所以安全性比較低。

首先張三會生成一對秘鑰，私鑰是 zhangsan1 ，公鑰是 zhangsan2 ，私鑰張三自己保存，將公鑰公布出去。

李四將報價文件 list.txt 用張三公布的公鑰 zhangsan2 進行加密後傳給張三，然後張三用私鑰 zhangsan1 進行解密得到李四的報價是50萬。

這個時候即使王五截獲到了李四發給張三的報價文件，由於王五沒有張三的私鑰，所以他是無法解密文件的，也就無法知道李四的報價。最後王五因為報價55萬而丟掉了這個裝修的機會。

所以用非對稱加密是可以保證數據傳輸安全的。不過這里說一句題外話，既然非對稱加密安全性高，那為什麼不淘汰掉對稱加密呢？其實關鍵就在於加密速度，非對稱加密計算量很大，所以加密速度是很慢的，如果發送消息非常頻繁，使用非對稱加密的話就會對性能造成很大影響。所以在實際開發過程中通常是對稱加密和非對稱加密結合使用的。也就是對稱加密的秘鑰是用非對稱加密後發送的，這樣能保證對稱加密的秘鑰不被黑客截獲，然後在發送業務數據時就用對稱加密。這樣既保證了安全性也保證了加密速度。

結論：
非對稱加密可以防止黑客截獲加密後的內容，安全性高。

前面都說了非對稱加密是安全的，那為什麼還要數字簽名呢？

設想一下，王五截獲了李四的報價文件，王五雖然無法知道李四的實際報價，但是他完全可以偽造一份李四的報價(文件名: lisi.txt ，文件內容: 報價60萬 )，然後將這份偽造文件用張三公布的公鑰 zhangsan2 進行加密後替換原來的報價文件。張三收到後解密發現報價是60萬，於是張三就以為李四報的價是60萬，最後決定將裝修的活給報價55萬的王五來做。

發生這個問題的關鍵就在於張三無法知道報價文件是否被篡改過。要解決這個問題就需要用到數字簽名。

首先李四需要自己生成一對非對稱加密的秘鑰，私鑰 lisi1 自己保存，公鑰 lisi2 發給張三。然後李四對自己的報價文件通過摘要演算法得到一個摘要(假設摘要是 aaa )，再用自己的私鑰 lisi1 加密這個摘要就得到了報價文件的數字簽名，最後將加密的報價文件和數字簽名一起發給張三，張三收到後先用李四發過來的公鑰 lisi2 解密數字簽名得到摘要 aaa ，然後用自己的私鑰 zhangsan1 解密加密的文件得到報價源文件，然後對報價源文件進行摘要演算法，看計算得到的結果是不是 aaa ，如果不是 aaa 的話就說明報價文件被篡改了。

在這種情況下，如果王五截獲了李四發給張三的文件。王五是無法解密報價文件的。如果王五偽造一份報價文件的話，等張三收到後就會發現報價文件和數字簽名不匹配。那王五能不能偽造報價文件的同時也偽造簽名呢？因為王五沒有李四的私鑰，所以沒法對偽造的報價文件的摘要進行加密，所以也就沒法偽造簽名。

結論：
非對稱加密雖然能確保加密文件內容不被竊取，但不能保證文件不被篡改。數字簽名就是用來驗證文件是否被篡改過。

既然非對稱加密可以保證文件內容的安全性，數字簽名又可以保證文件不被篡改，那還要數字證書有什麼用呢？

我們再來設想一下，王五自己也生成了一對用於非對稱加密的秘鑰，私鑰是 wangwu1 ，公鑰是 wangwu2 。前面李四將自己的公鑰 lisi2 發給張三的過程中被王五給截獲了，王五用自己的公鑰 wangwu2 替換了李四的公鑰 lisi2 ，所以張三最後收到的公鑰實際上是王五的，但張三對這並不知情。後面李四發的數字簽名和加密的報價文件都被王五截獲，並且王五偽造了一份報價文件，同時用自己的私鑰加密報價文件的摘要生成偽造的簽名並發給張三，張三收到後進行驗證發現數字簽名和報價文件是匹配的，就以為這份報價文件是真實的。

出現這個問題的關鍵就在於張三沒法確認收到的公鑰到底是不是李四發的，這個時候數字證書就起到作用了。李四到權威的數字證書機構申請數字證書，證書裡麵包含了公鑰( lisi2 )和公鑰的擁有者( 李四 )等相關信息，然後李四將證書發給張三，張三通過證書裡面的信息就可以知道公鑰到底是不是李四的了。

那證書在發送過程中有沒有可能被王五截獲並篡改呢？要知道證書裡面還包含CA的數字簽名，這個簽名是證書機構用他們自己的私鑰對證書的摘要進行加密的，而公鑰是公開的。所以即便王五截獲並篡改了證書內容，他也無法偽造證書機構的簽名，張三在收到證書後通過驗證簽名也會發現證書被篡改了。所以到這一步才能保證數據傳輸的真正安全。

F. 什麼是對稱密碼和非對密碼,分析這兩種密碼體系的特點和應用領域

一、對稱密碼

1、定義：採用單鑰密碼系統的加密方法，同一個密鑰可以同時用作信息的加密和解密，這種加密方法稱為對稱加密，也稱為單密鑰加密。

2、特點：演算法公開、計算量小、加密速度快、加密效率高。

3、應用領域：由於其速度快，對稱性加密通常在消息發送方需要加密大量數據時使用。

二、非對密碼

1、定義：非對稱密碼指的是非對稱密碼體制中使用的密碼。

2、特點：

（1）是加密密鑰和解密密鑰不同 ，並且難以互推 。

（2）是有一個密鑰是公開的 ，即公鑰 ，而另一個密鑰是保密的 ，即私鑰。

3、應用領域：很好的解決了密鑰的分發和管理的問題 ，並且它還能夠實現數字簽名。

(6)計算機網路對稱加密和非對稱加密擴展閱讀

對稱加密演算法特徵

1、加密方和解密方使用同一個密鑰；

2、加密解密的速度比較快，適合數據比較長時的使用；

3、密鑰傳輸的過程不安全，且容易被破解，密鑰管理也比較麻煩

G. 簡要說說對稱加密和非對稱加密的原理以及區別是什麼

對稱加密的原理是數據發送方將明文（原始數據）和加密密鑰一起經過特殊加密演算法處理後，使其變成復雜的加密密文發送出去。接收方收到密文後，若想解讀原文，則需要使用加密密鑰及相同演算法的逆演算法對密文進行解密，才能使其恢復成可讀明文。

非對稱加密的原理是甲方首先生成一對密鑰同時將其中的一把作為公開密鑰；得到公開密鑰的乙方再使用該密鑰對需要加密的信息進行加密後再發送給甲方；甲方再使用另一把對應的私有密鑰對加密後的信息進行解密，這樣就實現了機密數據傳輸。

對稱加密和非對稱加密的區別為：密鑰不同、安全性不同、數字簽名不同。

一、密鑰不同

1、對稱加密：對稱加密加密和解密使用同一個密鑰。

2、非對稱加密：非對稱加密加密和解密所使用的不是同一個密鑰，需要兩個密鑰來進行加密和解密。

二、安全性不同

1、對稱加密：對稱加密如果用於通過網路傳輸加密文件，那麼不管使用任何方法將密鑰告訴對方，都有可能被竊聽。

2、非對稱加密：非對稱加密因為它包含有兩個密鑰，且僅有其中的「公鑰」是可以被公開的，接收方只需要使用自己已持有的私鑰進行解密，這樣就可以很好的避免密鑰在傳輸過程中產生的安全問題。

三、數字簽名不同

1、對稱加密：對稱加密不可以用於數字簽名和數字鑒別。

2、非對稱加密：非對稱加密可以用於數字簽名和數字鑒別。

H. 對稱加密演算法和非對稱加密演算法的區別是什麼

對稱演算法加解密速度快,密鑰對第3方保密,密鑰分發是個問題；
非對稱演算法,密鑰成對生成,公鑰對外發布,但是對大數據的加解密速度比對稱演算法慢.

I. 對稱加密與非對稱加密演算法的異同點

對稱加密演算法

對稱加密演算法是應用較早的加密演算法，技術成熟。在對稱加密演算法中，數據發信方將明文（原始數據）和加密密鑰一起經過特殊加密演算法處理後，使其變成復雜的加密密文發送出去。收信方收到密文後，若想解讀原文，則需要使用加密用過的密鑰及相同演算法的逆演算法對密文進行解密，才能使其恢復成可讀明文。在對稱加密演算法中，使用的密鑰只有一個，發收信雙方都使用這個密鑰對數據進行加密和解密，這就要求解密方事先必須知道加密密鑰。

對稱加密演算法的特點是演算法公開、計算量小、加密速度快、加密效率高。不足之處是，交易雙方都使用同樣鑰匙，安全性得不到保證。此外，每對用戶每次使用對稱加密演算法時，都需要使用其他人不知道的惟一鑰匙，這會使得發收信雙方所擁有的鑰匙數量成幾何級數增長，密鑰管理成為用戶的負擔。對稱加密演算法在分布式網路系統上使用較為困難，主要是因為密鑰管理困難，使用成本較高。在計算機專網系統中廣泛使用的對稱加密演算法有DES、IDEA和AES。

不對稱加密演算法

不對稱加密演算法使用兩把完全不同但又是完全匹配的一對鑰匙—公鑰和私鑰。在使用不對稱加密演算法加密文件時，只有使用匹配的一對公鑰和私鑰，才能完成對明文的加密和解密過程。加密明文時採用公鑰加密，解密密文時使用私鑰才能完成，而且發信方（加密者）知道收信方的公鑰，只有收信方（解密者）才是唯一知道自己私鑰的人。不對稱加密演算法的基本原理是，如果發信方想發送只有收信方才能解讀的加密信息，發信方必須首先知道收信方的公鑰，然後利用收信方的公鑰來加密原文；收信方收到加密密文後，使用自己的私鑰才能解密密文。顯然，採用不對稱加密演算法，收發信雙方在通信之前，收信方必須將自己早已隨機生成的公鑰送給發信方，而自己保留私鑰。由於不對稱演算法擁有兩個密鑰，因而特別適用於分布式系統中的數據加密。廣泛應用的不對稱加密演算法有RSA演算法和美國國家標准局提出的DSA。以不對稱加密演算法為基礎的加密技術應用非常廣泛。