PKI体系的使用场景
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安策数据加密保护-为什么当代加密系统不完全使用公钥密码学?
使用公钥密码学加密非常适合互联网环境,因为不需要提前共享密钥,比对称加密有明显的优势,那么为什么实际的加密系统,比如HTTPS或者PGP等等,还是采用公钥密码学和对称加密混合的加密方法?为什么不完全使用公钥密码学来加密呢?
公钥密码学的优点
公钥密码学,PublicKeyCryptograhy。与对称加密不同“加密解密使用相同的密钥”单密钥形式,公钥密码学会使用两种key,不同的加密和解密使用不同的加密和解密key,因此,公钥密码学加密成为“非对称加密”。两个key分别是:公钥,publickey,还有一个私钥可以公开发布,privatekey,需要保密。如果你用我的公钥加密一段信息,只有我自己才能解密,因为只有我自己才有相应的私钥。这是公钥密码学加密的基本原理:公钥加密和私钥解密。
直到20世纪70年代,人们才相信会有这样的加密方式,MIT发明了RSA算法。公钥密码学在传统的对称加密方面具有明显的优势:首先,可以避免首先交换密钥。互联网是一个不安全的环境。如果使用对称密码学加密,那么共享密钥的第一步就是一个很难解决的问题。在公钥密码学出现之前,大公司派专人出差,面对面共享密钥,普通人根本负担不起这个成本。其次,除了加密外,还可以使用公钥密码学进行数字签名,这也是一个非常实用的功能,但不是本文的重点,所以没有启动。
总之,公钥密码学的优势是显而易见的。
公钥密码学的局限性
当我们观察到实际的加密系统时,比如HTTPS/TLS,PGP/GPG,几乎无一例外都采用了混合模式。主要原因是公钥密码学有明显的局限性:性能。
与对称加密相比,公钥密码学加密数据非常慢。使用对称加密。RSA加密256字节。加密需要0.29M计算周期可以完成,解密需要11.12M周期。相同的数据大小,交给对称加密算法,3K周期可以完成,也就是说比公钥密码学块4000倍。
此外,公钥密码学加密还存在一个问题,即加密数据的大小有限。RSA不能加密超过40966bit大小的数据,这个大小和它一样key长度是相关的。
总之,公钥密码学的局限性也很明显。
目前加密系统的混合模式
因此,实际的加密系统,如HTTPS/TLS,PGP/GPG,采用公钥密码学和对称加密混合的加密模式。
实际系统的工作逻辑如下:首先,双方需要通过公钥密码学交换对称加密的密钥,然后用对称加密算法加密主的大数据进行加密。这样,我们可以考虑整个系统的性能,解决交换密钥的困难。
总结
关于为什么加密系统不仅使用公钥密码学,而且使用混合加密,原理就是这些。综上所述,公钥密码学是互联网时代密码学的关键技术,非常适合在互联网条件下使用,因为它不需要双方提前共享密钥。然而,由于其性能的限制,当代主流加密系统如HTTPS或者软件GPG,混合模式仍用于加密。
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