1、非對(duì)稱加密過程：
假如現(xiàn)實(shí)世界中存在A和B進(jìn)行通訊，為了實(shí)現(xiàn)在非安全的通訊通道上實(shí)現(xiàn)信息的保密性、完整性、可用性（即信息安全的三個(gè)性質(zhì)），A和B約定使用非對(duì)稱加密通道進(jìn)行通訊，具體過程如下：
說明：
國內(nèi)目前使用雙證書體系，即用戶同時(shí)擁有簽名證書、加密證書兩張證書。簽名證書是用戶的身份認(rèn)證，是和CA協(xié)商的結(jié)果，可用于對(duì)用戶A的身份驗(yàn)證；加密證書是用來對(duì)信息進(jìn)行加密，是用戶和秘鑰管理系統(tǒng)生成。我們?cè)谶@里假設(shè)都適合CA進(jìn)行交互。
①：此過程是生成公鑰私鑰的過程，我們這里基于RSA算法實(shí)現(xiàn)，RSA算法的詳細(xì)說明在后面講解。
②：此過程是CA對(duì)用戶的身份進(jìn)行簽名，目的驗(yàn)證A的身份。這樣在A與B通訊的過程中，A可以把自己的數(shù)字簽名發(fā)給B，B得到此數(shù)字簽名后就可以通過CA的公鑰對(duì)其進(jìn)行解密并進(jìn)行身份驗(yàn)證，具體過程在后面講解。
③④同理。
⑤：A對(duì)要傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行加密并傳輸，B接受到以后進(jìn)行解密的過程。
2、RSA算法：
RSA原理：RSA算法基于一個(gè)十分簡單的數(shù)論事實(shí)：將兩個(gè)大素?cái)?shù)相乘十分容易，但是想要對(duì)其乘積進(jìn)行因式分解卻極其困難，因此可以將乘積公開作為加密密鑰。
算法：
(1)選擇兩個(gè)不同的大素?cái)?shù)p和q；
(2)計(jì)算乘積n=pq和Φ(n)=(p-1)(q-1)；
(3)選擇大于1小于Φ(n)的隨機(jī)整數(shù)e，使得gcd(e,Φ(n))=1；注：gcd即最大公約數(shù)。
(4)計(jì)算d使得d*e=1mod Φ(n)；注：即d*e mod Φ(n) =1。
(5)對(duì)每一個(gè)密鑰k=(n,p,q,d,e)，定義加密變換為Ek(x)=xe mod n，解密變換為Dk(x)=yd mod n，這里x,y∈Zn；
(6)p,q銷毀，以{e,n}為公開密鑰，{d,n}為私有密鑰。
實(shí)例：
1. 假設(shè)p = 3、q = 11（p，q都是素?cái)?shù)即可。），則N = pq = 33；
2. r =Φ(n)= (p-1)(q-1) = (3-1)(11-1) = 20；
3. 根據(jù)gcd(e,Φ(n))=1，即gcd(e,20)=1，令e=3，則，d = 7。（兩個(gè)數(shù)交換一下也可以。）
到這里，公鑰和密鑰已經(jīng)確定。公鑰為(N, e) = (33, 3)，密鑰為(N, d) = (33, 7)。
代碼實(shí)現(xiàn)：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 | public class SimpleRSA {
/**
* 加密、解密算法
* @param key 公鑰或密鑰
* @param message 數(shù)據(jù)
* @return
*/
public static long rsa(int baseNum, int key, long message){
if(baseNum < 1 || key < 1){
return 0L;
}
//加密或者解密之后的數(shù)據(jù)
long rsaMessage = 0L;
//加密核心算法
rsaMessage = Math.round(Math.pow(message, key)) % baseNum;
return rsaMessage;
}
public static void main(String[] args){
//基數(shù)
int baseNum = 3 * 11;
//公鑰
int keyE = 3;
//密鑰
int keyD = 7;
//未加密的數(shù)據(jù)
long msg = 24L;
//加密后的數(shù)據(jù)
long encodeMsg = rsa(baseNum, keyE, msg);
//解密后的數(shù)據(jù)
long decodeMsg = rsa(baseNum, keyD, encodeMsg);
System.out.println('加密前：' msg);
System.out.println('加密后：' encodeMsg);
System.out.println('解密后：' decodeMsg);
}
}
|
結(jié)果：這樣CA就保存了用戶的公鑰，其他任何人想法送給此用戶信息，只需查詢?cè)~公鑰，加密發(fā)送即可，而此用戶用只有自己知道的秘鑰解密。
3、簽名證書：
簽名證書的用途：加入有A用戶向B用戶發(fā)送了信息“A love you”，B接收到之后怎么確定就是A發(fā)送的呢（因?yàn)橹虚g人攻擊中，假如C截獲了A發(fā)送的信息后，改成“C love you”，B是無法確定這兩個(gè)信息的發(fā)送者，因他她們都同樣用B的工要加密），于是產(chǎn)生了簽名證書技術(shù)。
簽名證書是由CA用自己的私鑰對(duì)用戶的信息進(jìn)行加密，并把發(fā)給用戶的，用戶可以在發(fā)送信息的過程中附加上自己的簽名證書，讓接受者驗(yàn)證信息的來源。當(dāng)接受者接受到發(fā)送者的簽名證書后即可用ca的公鑰解密驗(yàn)證發(fā)送者的身份信息。
4、信息傳輸：
過程：
A. Alice 準(zhǔn)備好要傳送的數(shù)字信息（明文）。
B. Alice 對(duì)數(shù)字信息進(jìn)行哈希（hash）運(yùn)算，得到一個(gè)信息摘要。
C. Alice 用自己的私鑰（SK）對(duì)信息摘要進(jìn)行加密得到Alice 的數(shù)字簽名，并將其附在數(shù)字信息上。
D. Alice 用Bob 的公鑰（PK）對(duì)剛才隨機(jī)產(chǎn)生的加密密鑰進(jìn)行加密，將加密后的密文傳送給Bob
E. Bob 收到Alice 傳送過來的密文，用自己的私鑰（SK）對(duì)密文解密。
F. Bob 用Alice 的公鑰（PK）對(duì)Alice 的數(shù)字簽名進(jìn)行解密，得到信息摘要。
G. Bob 用相同的hash 算法對(duì)收到的明文再進(jìn)行一次hash 運(yùn)算，得到一個(gè)新的信息摘要。
H. Bob 將收到的信息摘要和新產(chǎn)生的信息摘要進(jìn)行比較，如果一致，說明收到的信息沒有被修改過。
采用數(shù)字簽名，能完成這些功能：
（1）確認(rèn)信息是由簽名者發(fā)送的；
（2）確認(rèn)信息自簽名后到收到為止，未被修改過；
（3）簽名者無法否認(rèn)信息是由自己發(fā)送的。
但是上述過程存在問題，例如有用戶C竊取A的電腦信息，把B的公鑰修改成了自己的公鑰，A用此公鑰加密信息發(fā)給B，C在中間截獲這個(gè)數(shù)據(jù)就可以獲取這些私密信息。怎么應(yīng)對(duì)這種情況呢？簽名證書就派上用場了。
證書中心用自己的私鑰，對(duì)每一個(gè)用戶的、的公鑰和一些相關(guān)信息一起加密，生成'數(shù)字證書'（Digital Certificate）。發(fā)送者在發(fā)送信息之前如果想核對(duì)接受者的公鑰，只需用CA的公鑰對(duì)B的簽名證書進(jìn)行解密確認(rèn)即可。
