公鑰加密如何確定資料的完整性

資料需要安全，而安全需要加密

此外，加密在確定資料安全方面起着至關重要的作用。這是一個将資料轉換為不可了解的形式的過程，隻能通過加密密鑰進行解碼或解密。

加密密鑰是在加密機制中生成的随機字元序列。它用于在加密過程中将明文轉換為密文。您可以使用相同的密鑰（對稱加密）或不同的密鑰（非對稱加密）将密文轉換為明文。

加密隐藏實際的資訊并将其轉換為密文，使其不可讀。公鑰加密就是這樣一種可以加密消息的方法。可以把它看作是一個有兩把鑰匙（公鑰和私鑰）的鎖。如果使用者用第一把鑰匙鎖住它，則隻有第二把鑰匙才能解鎖它，反之亦然。

還有其他方法，如對稱加密或混合加密。現在，讓我們更深入地了解公鑰加密，看看它是如何為使用者提供更高的資料安全性的。

1.什麼是公鑰加密？

公鑰加密，又稱公鑰密碼學技術，是一種使用兩個不同的密鑰來加密和解密資料的技術。一個是公鑰，每個人都可以用它來加密資料，另一個是發起人可以用來解密的私鑰。

公鑰加密也被稱為非對稱加密，它被廣泛應用于傳輸層安全/安全套接字層（TLS/SSL），使超文本傳輸協定安全（HTTPS）成為可能。

公鑰加密的組成包括：

· 明文：以加密算法作為輸入可讀和可了解的資料

· 密文：以無法了解的形式加密輸出的内容

· 私鑰：通常用于解碼加密消息的密鑰

· 公鑰：所有人都可以使用，通常用于加密消息

對于發送加密消息，您可以從共享目錄中擷取收件人的公鑰。在發送消息之前使用此公鑰加密消息，收件人可以使用相應的私鑰解密消息。

相比之下，如果您用您私鑰加密一條消息，則接收方隻能使用您的公鑰解密該消息，以驗證您的身份。您可以自動執行加密和解密，而不需要進行實體鎖定和解鎖消息。組織利用加密軟體無縫地執行該過程，并提供了強大的資料保護。

公鑰加密是一個高度安全的加密過程，因為它不需要任何人共享他們的私鑰，進而防止其在傳輸過程中洩露。它提供了實質性的資訊安全性，并保護您的資料免受未經授權的通路。

網際網路通信使用公鑰基礎設施（PKI）來管理身份和安全。非對稱加密或公鑰加密，是實作PKI并在各種通信管道中提供資料保護的核心技術。

另一方面，私鑰加密，也稱對稱加密，是一種同時使用一個密鑰進行加密和解密的技術。對稱加密和非對稱加密都具有基于用途和所需要的加密強度的優點和要求。

2.公鑰加密的工作原理是怎樣的？

公鑰加密使使用者能夠秘密地發送和接收消息。它允許每個使用者建立一對密鑰：一個公鑰和一個私鑰。這兩個密鑰之間都有數學關系。但是私鑰實際上不能從公鑰中獲得。

在加密技術中，可以使用公鑰來加密消息，而收件人的私鑰隻能解密該消息。此外，如果發件人使用其私鑰加密消息，則已知的收件人可以使用公鑰驗證發件人的身份。

公鑰加密使用更長的密鑰長度，進而減少了密鑰管理的麻煩，因為不需要交換密鑰。一旦使用一個密鑰來加密消息，就不能用它來解密消息。

公鑰加密系統的一些重要屬性包括：

l  加密和解密使用不同的密鑰

l  接收人擁有其用于解密消息的唯一私鑰

l  接收人釋出他們的公鑰，所有人都可以使用

l  受信任的第三方會確定公鑰屬于特定的個人或實體，以避免欺騙

l  在公鑰加密中，不可能從公鑰中導出私鑰

3.公鑰加密的應用

公鑰密碼通常用于電子簽名。電子簽名是一種用來驗證使用者身份并保護文檔、消息或軟體的完整性的數學方法。企業通常使用電子簽名軟體來分發具有法律敏感性的檔案和收集數字簽名。

除了數字簽名外，公鑰密碼學還被用于其他各方面。

3.1 Web伺服器安全

公鑰加密是確定HTTPS中安全性的TLS/SSL密碼學協定的核心。它保護web伺服器和用戶端免受中間人攻擊等網絡攻擊，即攻擊者攔截通信并通路消息中的内容。對稱加密也是HTTPS的一部分，公鑰加密用于雙方之間交換密鑰，對稱加密用于進行加密過程。

公鑰加密使發送方和接收方能夠驗證他們的身份并幫助抵禦中間人的攻擊。Web伺服器的安全性為在Google或Bing等搜尋引擎上排名更高的網站提供了一個額外的優勢。

3.2身份認證

現在，資料已經超越傳統網絡，轉向雲、移動裝置、物聯網(IoT）裝置和其他各種技術，這使得企業保護身份至關重要。公鑰加密使組織能夠使用數字身份證書和替換密碼，以防止暴力攻擊。

3.3電子郵件加密

電子郵件加密使用公鑰加密技術對資訊進行身份驗證和加密資訊。它有助于保護資訊免受未經授權的實體或黑客的惡意攻擊。即使攻擊者破解郵件伺服器密碼，由于加密了也無法檢視電子郵件的内容。

您可以使用電子郵件加密軟體來保護電子郵件，通過數字簽名，以證明您的身份，并加密正在傳輸或存儲在伺服器上的内容和附件。

安全的電子郵件加密方法，如安全/多用途的網際網路郵件擴充(S/MIME)證書，使用公鑰基礎設施來驗證數字身份，并促進加密。

3.4 加密貨币

像比特币這樣著名的加密貨币在交易中依賴于公鑰加密技術。使用者有一個所有人都可以使用的公鑰，并且私鑰被保密，用于執行交易。

例如，在比特币分類賬戶中，未花費的交易輸出(UTXO)被連結到一個公鑰。當使用者A想要與使用者B簽署交易時，使用者A使用其私鑰來花費UTXO，并生成一個新的UTXO連結到使用者B的公鑰。

4.公鑰加密算法

公鑰加密算法是一種數學函數，可用于加密消息或驗證消息的來源和發送者的身份。

下面介紹一些流行的公鑰密碼算法

4.1 Rivest-Shamir-Adleman（RSA）算法

RSA算法允許人們使用公鑰和私鑰來加密消息。當使用公鑰進行加密時，私鑰将用于解密，反之亦然。由于這一特性，它已經成為一種流行的非對稱加密算法。RSA幫助組織确儲存儲或傳輸中的資訊的機密性、完整性、不可否認性和真實性。

RSA算法生成公鑰的過程是複雜的，該過程涉及大數分解，這是兩個大質數的乘積。

讓我們舉一個例子，看看RSA算法是如何工作的。考慮使用Rabin-Miller素數檢驗算法生成兩個素數p和q。Rabin-Miller素數測試算法确定一個數是否為素數，使用這兩個質數并計算它們的模量，n。(模量，N=pxq)

公鑰包括模量（n）和一個公鑰指數，e。公鑰指數的值不需要是秘密的，因為每個人都可以通路公鑰。它通常被認為是65537。

 私鑰由一個模量(n)和一個私有指數d（由擴充歐幾裡得算法計算，找到關于n的整數的乘法逆）。（你知道嗎？該擴充歐幾裡得算法是歐幾裡得算法的一個推廣。它計算兩個整數（a,b）的最大公約數（a,b）和Bézout恒等式的系數（x,y），這樣ax+by=最大公約數（a,b））

RSA密鑰長度通常是1024位，但政府和一些行業标準要求使用2048位的最小密鑰長度以提高安全性。

4.2數字簽名算法（DSA）

數字簽名算法是一種用于生成電子簽名的公鑰加密算法。它允許收件人驗證發件人的身份，并驗證消息的來源。

有趣的是，發送方使用私鑰設定他們的電子簽名，由接收方通過相應的公鑰進行驗證。簡單地說，私鑰是唯一的，個人或實體可以使用它。但是，任何人都可以使用公鑰來驗證消息的來源，因為它對所有人都可用。

數字簽名算法具有相當大的優勢，但簽名長度比其他簽名算法要小。它的計算速度比較慢，并且需要較少的存儲空間才能工作。

4.3橢圓曲線密碼算法(ECC)

橢圓曲線密碼學是一種利用橢圓曲線理論生成高效、有效的密碼密鑰的公鑰密碼學。ECC通過橢圓曲線方程的性質生成密鑰，而不是考慮分解兩個大素數。

它在移動應用程式中很受歡迎，因為它使用256位密鑰與RSA等其他加密系統使用3072位密鑰提供相同級别的安全性，同時使用更低的計算能力和更少的電池資源。

随着量子計算的不斷發展，依賴于分解兩個大素數的加密算法将更容易破解。ECC和Quantum密鑰分發可能是未來一段時間内加密資料的最佳合理替代方案。

4.4 TLS/SSL中的公鑰加密

TLS/SSL協定通過利用非對稱和對稱加密確定網絡上的加密通信，同時提供端到端的資料安全性。在TLS/SSL握手過程中，伺服器同意使用加密算法。網站儲存具有公鑰的TLS/SSL 證書，而私鑰則安裝在伺服器上。

然後使用确定的加密算法和相應的密鑰對用戶端和伺服器之間的通信進行加密。它有助于保護消息免受黑客的惡意攻擊，并確定用戶端和伺服器之間的安全通信。

在整個過程中，不需要共享加密密鑰。接收者的公鑰用于加密隻有接收者的私鑰才能解密的消息。

5.公鑰加密是否更好？

公鑰加密包括使用兩個密鑰，提供比對稱加密更安全的加密方法。公鑰加密中并沒有私鑰交換，消除了密鑰管理的麻煩。相比之下，如果交換的私鑰在對稱加密中被盜或丢失，可能會危及整個系統。

公鑰加密遵循一個複雜的消息加密過程。與對稱加密相比需要更多的時間和資源，但它提供了更進階别的安全性。它還對數字證書進行加密，即使受到黑客惡意攻擊的損害，也無法通路他們。

加密的選擇将取決于其用途、裝置的性質、存儲能力、計算能力、安全級别和其他元素。根據這些參數，對稱和非對稱加密系統都有它們的優點和缺點。

6.公鑰密碼學的好處

使用公鑰加密的主要優勢是更穩健的資料安全性。由于使用者不必向任何人分享、傳輸或透露他們的私鑰，是以它減少了網絡犯罪分子攔截私鑰并利用其解密通信的風險。

它幫助使用者解決在使用私密鑰加密時面臨的密鑰分發挑戰。它使組織能夠維護資料的機密性和完整性，進而實作更穩健的資訊安全性。

除了加密強度，公鑰密碼學還使使用者能夠驗證數字身份，同時確定不可否認性。這些優勢使得非對稱加密成為受歡迎的加密選擇，從Pretty Good Privacy (PGP)和HTTPS到OpenID Connect（OIDC）和WebAuthN。

7.公鑰加密面臨的挑戰

公鑰加密的主要缺點是執行加密過程的速度較慢。因為它需要複雜的數學運算，涉及龐大的素數分解，需要更多的計算能力和存儲空間來生成一對公鑰和私鑰，。

公鑰加密的一些常見挑戰是：

· 蠻力攻擊：計算能力高的計算機可以通過運用廣泛的搜尋來找到私鑰的詳細資訊。

· 程式設計挑戰：在實施公鑰加密之前，使用者可能必須經曆艱難的學習曲線過程。

· 密鑰管理：雖然在發送方和接收方之間不需要進行密鑰交換，但發送方仍然必須自己管理自己的私鑰。

8.​​加密裝置​​

為了您的安全堆棧配備加密軟體，并保護所有需要保密的通信。公鑰加密可以幫助您使用複雜的加密機制為您的資料提供強大的保護。

除了加密和其他安全防禦措施外，您還将能夠確定資訊安全并遵守合規标準。