文章目录
非对称加密算法
非对称加密算法，也称为公钥加密算法，使用一对密钥：一个公钥和一个私钥。公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。以下是一些常见的非对称加密算法及其特点：
(Rivest–Shamir–Adleman)
- 特点: 历史上最早的公钥算法之一，广泛应用于数据加密和数字签名。
- 安全性: 安全性基于大数分解的难度。
- Python 示例:
from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_OAEP import binascii
# 生成密钥对
key = RSA.generate(2048)
private_key = key.export_key()
public_key = key.publickey().export_key()
# 加密消息
message = 'Hello, World!'
public_key_obj = RSA.import_key(public_key)
cipher = PKCS1_OAEP.new(public_key_obj)
encrypted_message = cipher.encrypt(message.encode())
print(binascii.hexlify(encrypted_message))
# 解密消息
private_key_obj = RSA.import_key(private_key)
cipher = PKCS1_OAEP.new(private_key_obj)
decrypted_message = cipher.decrypt(encrypted_message)
print(decrypted_message.decode())
DSA (Digital Signature Algorithm)
- 特点: 主要用于数字签名，不用于加密。
- 安全性: 安全性基于离散对数问题的难度。
- Python 示例:
from Crypto.PublicKey import DSA
from Crypto.Signature import DSS
from Crypto.Hash import SHA256
# 生成密钥对
key = DSA.generate(2048)
private_key = key.export_key()
public_key = key.publickey().export_key()
# 签名消息
message = 'Hello, World!'
hash_obj = SHA256.new(message.encode())
signer = DSS.new(key, 'fips-186-3')
signature = signer.sign(hash_obj)
# 验证签名
public_key_obj = DSA.import_key(public_key)
verifier = DSS.new(public_key_obj, 'fips-186-3')
try:
verifier.verify(hash_obj, signature)
print("The signature is authentic.")
except ValueError:
print("The signature is not authentic.")
ECC (Elliptic Curve Cryptography)
- 特点: 使用椭圆曲线数学，可以在较短的密钥长度下提供与RSA相等的安全性。
- 安全性: 安全性基于椭圆曲线离散对数问题的难度。
- Python 示例:
from cryptography.hazmat.primitives.asymmetric import ec
from cryptography.hazmat.primitives import hashes
from cryptography.hazmat.primitives import serialization
# 创建密钥对
private_key = ec.generate_private_key(ec.SECP384R1())
public_key = private_key.public_key()
# 加密消息（ECC 通常不直接用于加密，这里以ECDH共享秘密为例）
peer_private_key = ec.generate_private_key(ec.SECP384R1())
shared_secret = private_key.exchange(ec.ECDH(), peer_private_key.public_key())
# 使用共享秘密来加密数据（通常与对称加密结合使用）
# ...
# 导出私钥
pem = private_key.private_bytes( encoding=serialization.Encoding.PEM,
format=serialization.PrivateFormat.PKCS8,
encryption_algorithm=serialization.NoEncryption() )
# 导出公钥
pem = public_key.public_bytes( encoding=serialization.Encoding.PEM,
format=serialization.PublicFormat.SubjectPublicKeyInfo )
ElGamal
- 特点: 基于离散对数问题，可用于加密和数字签名，但不如其他算法流行。
- 安全性: 类似于DSA的安全性。
- Python 示例: Python
pycryptodome库支持 ElGamal 算法，但其使用较为复杂且不常见，因此在此不详细展示。
使用公钥算法的注意事项
非对称加密算法通常计算量大，因此它们不适合直接用于加密大量数据。在实际应用中，通常结合对称加密算法使用：非对称加密用来加密对称密钥（也称为会话密钥），而对称密钥则用来加密实际的数据。这种方法结合了两种算法的优势：非对称加密的安全性和对称加密的速度。
在使用非对称加密算法时，通常需要借助专门的加密库，如Python中的cryptography和pycryptodome，它们提供了高层的API，简化了加密和解密的过程。而在Shell脚本中，通常使用OpenSSL工具进行非对称加密操作：
# 生成RSA私钥
openssl genpkey -algorithm RSA -out private_key.pem -pkeyopt rsa_keygen_bits:2048
# 从私钥导出公钥
openssl rsa -pubout -in private_key.pem -out public_key.pem
# 使用公钥加密数据
echo "Hello, World!" | openssl rsautl -encrypt -pubin -inkey public_key.pem | openssl base64
# 使用私钥解密数据
echo "BASE64 ENCRYPTED DATA" | openssl base64 -d | openssl rsautl -decrypt -inkey private_key.pem
请记住，非对称加密算法的选择应基于安全需求、性能要求和兼容性考虑。对于需要长期安全的应用，推荐使用RSA-2048位以上，或者基于椭圆曲线的算法。
