非对称加密和对称加密方法有什么区别？

Question

好的，我对这两种加密方法的工作原理感到困惑。我知道对称加密是传统的方式，使用共享的私钥在两个用户之间进行通信。

基本上，我想知道：

1. 它们的工作原理

2. 它们的目的

3. 它们的相对性能

非对称加密和对称加密方法。

- user478636

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这个问题有些宽泛，阅读这个主题的书籍会更有帮助，例如http://www.cacr.math.uwaterloo.ca/hac/。因为这是一个非常广泛的主题，“执行摘要”并不适用，因为魔鬼真的隐藏在细节中... - Bruno Rohée

Answer 1

我建议从应用密码学开始。它是介绍密码学原理的优秀入门书籍。

如果你真的对密码学感兴趣，我强烈推荐应用密码学手册作为一个非常好的参考书。一开始可能会有些困难，但它是免费的，所以现在就去下载一份 :) 当你完成AC后，阅读HAC。(实际上，精装版印刷得非常好，比几百页激光打印的纸更容易阅读; 如果你喜欢PDF的外观，可以考虑购买它。)

对称加密通过将秘密输入与秘密密钥混合在一起，以使其(a)快速 (b)不能从输出中推导出输入或密钥。混合的细节因情况而异，但有块密码和流密码; 块密码按8、16或32字节块一次查看输入数据，并在这些块内扩散输入和密钥。需要不同的操作模式来加密超出块容量的数据，不同的操作模式可能会或可能不会在块之间传播数据。

对于大量数据加密，从8字节到8TB，对称密码非常适合，是加密数据的最佳选择。

非对称加密利用具有“后门”的非常困难的数学问题，如果您拥有一小段非常重要的数据，则可以快速解决该问题。通常的数学问题是分解大数和离散对数。非对称算法适用于固定的数据大小，通常为1024-2048比特用于RSA和El Gamal，以及384比特用于椭圆曲线版本的RSA或El Gamal。（椭圆曲线版本使用不同的域进行计算。RSA、El Gamal和类似系统使用任何指定了乘和加操作的域，而ECC则具有将“更多”数据神奇地打包到一个比特中的该域的不同表示。这是一种超级聪明的方法，使得众所周知的机制适合占用更少的内存，而我的一句话介绍无法充分体现它的精髓。简单性是惊人的部分。）

非对称加密有助于解决密钥分发问题，但只是勉强解决：它只需要O(N)个密钥对，每个人都有一个公钥/私钥对，每个人只需知道其他人的公钥部分。这仍然不是一个简单的问题，因为x509的复杂性证明了这一点，但是像openPGP和OpenSSH这样的机制具有更简单的模型和机制，适用于许多用途。

非对称密码通常用于传输对称密码的会话密钥。即使只有少量数据需要传输，密码学家通常也会选择使用对称密码将实际数据加密，并使用非对称密码将密钥加密。一个巨大的好处是，您可以向100个不同的接收者发送消息，消息的大小将为O(消息大小+100*2048位) -- 您可以将会话密钥分别加密给每个接收者，并仅传输一次消息。非常成功。

非对称密码也用于数字签名。虽然对称密码可以用于消息的真实性认证，但对称密码不能用于提供不可否认签名。

非对称密码非常适合加密少量随机或“难以区分于随机”的数据，例如会话密钥和消息摘要。最好用于密钥和哈希。

对称密码通常比非对称密码快得多，但由于它们用于不同的目的，实际上速度差异并不是问题。当然，速度可以根据算法显着变化（DES在软件中非常慢，在硬件中可能很快，而AES在我的系统上小数据集上快1.8至3.3倍，可能在硬件中仍然可以更快。）

- sarnold

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在我看来，应用密码学的时代已经过去了，自从它被写出来以来，这个领域发生了很大的变化。 - Bruno Rohée

@Bruno Rohée，是的，这个领域已经发生了巨大变化，而且它一直都过于高层次，无法为实现者提供真正的价值，但作为入门工作，它很难被超越。 - sarnold

Answer 2

执行摘要：

对称密码：比非对称密码更快，但需要一个由发送方和接收方共享的单个密钥。以安全的方式将此密钥传递给双方本身就是一个不容易解决的问题。

非对称密码：速度较慢，但通过使用两个密钥解决了密钥分配问题，其中一个密钥可以完全公开。

在实践中，这些方法可以结合起来，取得最好的效果（例如 HTTPS）。

- user41871