公钥与私钥的应用

公钥与私钥介绍

1、公钥密码体制的核心思想是

加密和解密采用不同的密钥。这是公钥密码体制和传统的对称密码体制最大的区别。对于传统对称密码而言,密文的安全性完全依赖于 密钥的保密性,一旦密钥泄漏,将毫无保密性可言。但是公钥密码体制彻底改变了这一状况。在公钥密码体制中,公钥是公开的,只有私钥是需要保密的。知道公钥 和密码算法要推测出私钥在计算上是不可行的。这样,只要私钥是安全的,那么加密就是可信的。

显然,对称密码和公钥密码都需要保证密钥的安全,不同之处在于密钥的管理和分发上面。在对称密码中,必须要有一种可靠的手段将加密密钥(同时也是解密 钥)告诉给解密方;而在公钥密码体制中,这是不需要的。解密方只需要保证自己的私钥的保密性即可,对于公钥,无论是对加密方而言还是对密码分析者而言都是 公开的,故无需考虑采用可靠的通道进行密码分发。这使得密钥管理和密钥分发的难度大大降低了。

2、加密和解密

发送方利用接收方的公钥对要发送的明文进行加密,接受方利用自己的私钥进行解密,其中公钥和私钥匙相对的,任何一个作为公钥,则另一个就为私钥.但是因为非对称加密技术的速度比较慢,所以,一般采用对称加密技术加密明文,然后用非对称加密技术加密对称密钥,即数字信封技术.签名和验证:发送方用特殊的hash算法,由明文中产生固定长度的摘要,然后利用自己的私钥对形成的摘要进行加密,这个过程就叫签名。接受方利用发送方的公钥解密被加密的摘要得到结果A,然后对明文也进行hash操作产生摘要B.最后,把A和B作比较。此方式既可以保证发送方的身份不可抵赖,又可以保证数据在传输过程中不会被篡改。

3、要分清它们的概念

加密和认证:

首先我们需要区分加密和认证这两个基本概念。
加密是将数据资料加密,使得非法用户即使取得加密过的资料,也无法获取正确的资料内容, 所以数据加密可以保护数据,防止监听攻击。其重点在于数据的安全性。身份认证是用来判断某个身份的真实性,确认身份后,系统才可以依不同的身份给予不同的 权限。其重点在于用户的真实性。两者的侧重点是不同的。

公钥和私钥:

其次我们还要了解公钥和私钥的概念和作用。
在现代密码体制中加密和解密是采用不同的密钥(公开密钥),也就是非对称密钥密码系统,每个通信方均需要两个密钥,即公钥和私钥,这两把密钥可以互为加解密。公钥是公开的,不需要保密,而私钥是由个人自己持有,并且必须妥善保管和注意保密。

公钥私钥的原则:

一个公钥对应一个私钥。
密钥对中,让大家都知道的是公钥,不告诉大家,只有自己知道的,是私钥。如果用其中一个密钥加密数据,则只有对应的那个密钥才可以解密。如果用其中一个密钥可以进行解密数据,则该数据必然是对应的那个密钥进行的加密。非对称密钥密码的主要应用就是公钥加密和公钥认证,而公钥加密的过程和公钥认证的过程是不一样的,下面我就详细讲解一下两者的区别。

数字签名

1.

鲍勃有两把钥匙,一把是公钥,另一把是私钥。

2.

鲍勃把公钥送给他的朋友们—-帕蒂、道格、苏珊—-每人一把。

3.

苏珊要给鲍勃写一封保密的信。她写完后用鲍勃的公钥加密,就可以达到保密的效果。

4.

鲍勃收信后,用私钥解密,就看到了信件内容。这里要强调的是,只要鲍勃的私钥不泄露,这封信就是安全的,即使落在别人手里,也无法解密。

5.

鲍勃给苏珊回信,决定采用"数字签名"。他写完后先用Hash函数,生成信件的摘要(digest)。

6.

然后,鲍勃使用私钥,对这个摘要加密,生成"数字签名"(signature)。

7.

鲍勃将这个签名,附在信件下面,一起发给苏珊。

8.

苏珊收信后,取下数字签名,用鲍勃的公钥解密,得到信件的摘要。由此证明,这封信确实是鲍勃发出的。

9.

苏珊再对信件本身使用Hash函数,将得到的结果,与上一步得到的摘要进行对比。如果两者一致,就证明这封信未被修改过。

10.

复杂的情况出现了。道格想欺骗苏珊,他偷偷使用了苏珊的电脑,用自己的公钥换走了鲍勃的公钥。此时,苏珊实际拥有的是道格的公钥,但是还以为这是鲍勃的公钥。因此,道格就可以冒充鲍勃,用自己的私钥做成"数字签名",写信给苏珊,让苏珊用假的鲍勃公钥进行解密。

11.

后来,苏珊感觉不对劲,发现自己无法确定公钥是否真的属于鲍勃。她想到了一个办法,要求鲍勃去找"证书中心"(certificate authority,简称CA),为公钥做认证。证书中心用自己的私钥,对鲍勃的公钥和一些相关信息一起加密,生成"数字证书"(Digital Certificate)。

12.

鲍勃拿到数字证书以后,就可以放心了。以后再给苏珊写信,只要在签名的同时,再附上数字证书就行了。

13.

苏珊收信后,用CA的公钥解开数字证书,就可以拿到鲍勃真实的公钥了,然后就能证明"数字签名"是否真的是鲍勃签的。

14.

下面,我们看一个应用"数字证书"的实例:https协议。这个协议主要用于网页加密。

15.

首先,客户端向服务器发出加密请求。

16.

服务器用自己的私钥加密网页以后,连同本身的数字证书,一起发送给客户端。

17.

客户端(浏览器)的"证书管理器",有"受信任的根证书颁发机构"列表。客户端会根据这张列表,查看解开数字证书的公钥是否在列表之内。

18.

如果数字证书记载的网址,与你正在浏览的网址不一致,就说明这张证书可能被冒用,浏览器会发出警告。

19.

如果这张数字证书不是由受信任的机构颁发的,浏览器会发出另一种警告。

20.

如果数字证书是可靠的,客户端就可以使用证书中的服务器公钥,对信息进行加密,然后与服务器交换加密信息。

如何生成

打开 cmd 使用 ssh 工具生成, 输入回车:

ssh-keygen

之后一直回车, 直到结束

会在当前用户的家目录下的 .ssh 目录里面生成一对公钥和私钥, 公钥可以放到任意需要认证的地方, 而私钥一定保存在本机,不能外传和丢失, 如果私钥泄露, 建议更换私钥和公钥

使用工具生成, 比如使用 puttygen, 在安装 putty 的时候, 会自动安装 puttygen, 在开始菜单, 或者搜索中, 找到这个程序, 运行程序, 点击按钮进行生成:

可以分别保存公钥和私钥:

实际应用

远程连接服务器

要使用私钥远程连接服务器, 需要在服务器的用户的家目录中的 .ssh/authorized_keys 文件中写入公钥, 如果没有这个目录或者文件, 可以创建:

[test@ubuntu: ~]$ mkdir .ssh
[test@ubuntu: ~]$ touch .ssh/authorized_keys

注意: 你要使用私钥登录哪个用户, 就要在哪个用户的家目录的 .ssh/authorized_keys 写入你的公钥

要把私钥放到宿主机的家目录里面的 .ssh 目录才可以, 并且名字是 id_rsa

在宿主机打开cmd命令, 使用 ssh 工具进行连接:

ssh -i C:\Users\m1339\.ssh\id_rsa test@192.168.56.110

注意: 公钥你放到了哪个用户家目录,就用哪个用户登录

Git中使用

在使用Git的时候, 需要进入认证, 也可以使用公钥和私钥, 这个在学习Git的时候, 会详细讲解

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