《工業(yè)控制系統(tǒng)安全》課件-非對稱式密碼

非對稱式密碼（AsymmetricCryptography），也稱為公鑰密碼（PublicKeyCryptography），是一種基于一對數(shù)學(xué)相關(guān)的密鑰來實現(xiàn)加密和解密的技術(shù)。在這對密鑰中，一個是公開的（公鑰），任何人都可以使用它來加密信息；另一個是私有的（私鑰），只有持有者才能使用它來解密信息。非對稱式密碼的設(shè)計目的是解決對稱式密碼中存在的密鑰分發(fā)難題，并且能夠提供數(shù)字簽名等功能。定義：非對稱式密碼的核心在于一對密鑰：公鑰（PublicKey）和私鑰（PrivateKey）。公鑰可以公開分發(fā)給任何人，用于加密信息；而私鑰必須嚴(yán)格保密，只由密鑰的持有者使用，用于解密信息。這種機(jī)制確保了即使公鑰泄露也不會影響到信息的安全性，因為只有對應(yīng)的私鑰才能完成解密過程。

3.2.3

非對稱式密碼種類非對稱式密碼算法主要基于數(shù)學(xué)難題，這些難題在當(dāng)前的計算能力下被認(rèn)為是難以解決的，因此可以提供足夠的安全性。以下是一些常見的非對稱式密碼算法：1.RSA算法RSA（Rivest-Shamir-Adleman）算法是最著名的非對稱式密碼算法之一。它基于大整數(shù)分解問題的困難性。即，給定兩個大素數(shù)p和q，很容易計算出它們的乘積n=p*q，但是從n反推p和q卻是極其困難的。RSA算法廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)加密、數(shù)字簽名等領(lǐng)域。2.Diffie-Hellman密鑰交換協(xié)議Diffie-Hellman算法不是直接用于加密數(shù)據(jù)，而是用于雙方協(xié)商出一個共享的秘密密鑰。該協(xié)議基于離散對數(shù)問題的困難性，即給定g^amodp和g^bmodp，很難求出g^(ab)modp。這個協(xié)議常用于建立安全連接時的密鑰交換。

3.2.3

非對稱式密碼

RSA算法是由美國麻省理工學(xué)院的Rivest、Shamir和Adleman三位科學(xué)家設(shè)計的用數(shù)論構(gòu)造雙鑰的方法，是公開密鑰密碼系統(tǒng)的加密算法的一種，它不僅可以作為加密算法來使用，而且可以用作數(shù)字簽名和密鑰分配與管理。RSA在全世界已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。

3.2.3非對稱式密碼RSA算法的過程相關(guān)名詞解釋RSA算法的過程例：311種類3.EllipticCurveCryptography(ECC)橢圓曲線密碼術(shù)（ECC）是基于橢圓曲線離散對數(shù)問題（ECDLP）的非對稱密碼算法。與RSA相比，ECC可以在保持相同安全性的同時使用更短的密鑰長度，從而提高了效率。ECC在移動設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)中特別有用，因為它所需的計算資源較少。4.ElGamal加密算法ElGamal是一種基于離散對數(shù)問題的非對稱加密算法。它既可以用于加密數(shù)據(jù)也可以用于生成數(shù)字簽名。ElGamal加密方案是Diffie-Hellman密鑰交換協(xié)議的擴(kuò)展，同樣基于離散對數(shù)問題的難解性。

3.2.3

非對稱式密碼用途非對稱式密碼因其獨特的特性，在多個領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用：1.數(shù)據(jù)加密非對稱式密碼允許雙方在沒有事先共享密鑰的情況下建立安全的通信。例如，在Web瀏覽器與服務(wù)器之間的SSL/TLS連接中，非對稱式密碼用于初始的密鑰交換，之后的通信則使用對稱式密碼來提高效率。2.數(shù)字簽名數(shù)字簽名是利用非對稱式密碼來驗證信息來源的真實性及其完整性。發(fā)送方使用自己的私鑰對信息進(jìn)行簽名，接收方則使用發(fā)送方的公鑰來驗證簽名的有效性。數(shù)字簽名在電子商務(wù)、電子郵件認(rèn)證等領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用。

3.2.3

非對稱式密碼數(shù)字簽名技術(shù)正是一種作用類似于傳統(tǒng)的手寫簽名或印章的電子標(biāo)記，因此使用數(shù)字簽名能夠解決通信雙方由于否認(rèn)、偽造、冒充和篡改等引發(fā)的爭端。數(shù)字簽名的目的就是認(rèn)證網(wǎng)絡(luò)通信雙方身份的真實性，防止相互欺騙或抵賴。數(shù)字簽名是信息安全的又一重要研究領(lǐng)域，是實現(xiàn)安全電子交易的核心之一。

數(shù)字簽名的實現(xiàn)采用了密碼技術(shù)，其安全性取決于密碼體系的安全性。通常采用公鑰密鑰加密算法實現(xiàn)數(shù)字簽名。下面簡單介紹數(shù)字簽名的工作原理。

發(fā)送方首先將原文用自己的私鑰進(jìn)行加密運算得到數(shù)字簽名，這里的加密只是看成一種數(shù)學(xué)運算，發(fā)送方并非為了加密報文，而是為了實現(xiàn)數(shù)字簽名。然后將原文和數(shù)字簽名一起發(fā)送給接收方。接收方用發(fā)送方的公鑰對數(shù)字簽名進(jìn)行解密運算，運算的結(jié)果與原文進(jìn)行比較，若相同則簽名核實。

3.2.3非對稱式密碼用途3.密鑰管理非對稱式密碼簡化了密鑰的管理和分發(fā)。公鑰可以公開分發(fā)，而不需要擔(dān)心安全性問題，因為只有相應(yīng)的私鑰才能解密信息。這在大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中尤為重要。4.身份驗證在身份驗證過程中，非對稱式密碼可以用來證明身份而不泄露實際的身份信息。例如，在一些在線認(rèn)證系統(tǒng)中，用戶可以通過私鑰來證明自己的身份。

3.2.3

非對稱式密碼總結(jié)非對稱式密碼是現(xiàn)代信息安全體系中不可或缺的一部分。它解決了傳統(tǒng)對稱式密碼在密鑰分發(fā)上存在的問題，并引入了數(shù)字簽名等新功能。隨著計算技術(shù)的發(fā)展，非對稱式密碼也在不