【读懂原理】信息摘要、数字签名、数字证书、对称加密与非对称加密详解

问题解答

通过一个小例子来说明一下。

三个人物：红军 1、红军 2、蓝军

情景描述：红军 1 要给红军 2 发送消息说发起进攻，有了以下发送场景。

场景 1：明文传输信息

刚开始，红军没认识到信息安全的重要性，所以直接明文传输信息。于是，很快就被蓝军获取了，然后红军屡战屡败。可以看到图中的蓝军如果截获情报，就可以立马看到内容是什么，因为红军使用明文传输。

场景 2：对称加密

对称加密：使用密钥 A 加密，解密时还使用 A 密钥就是对称加密。具体细节可自行搜索。接着说故事，红军发现被蓝军截获情报后，准备使用对称加密。于是使用了密钥 A。结果密钥在传输过程中被监听了。蓝军获取了密钥 A。

场景 3:使用非对称加密

非对称加密：使用公钥加密（其实这里不叫加密，因为是公钥，所以是公开的秘密，所以这里叫签名，也即是数字签名），只有私钥能解密，同理使用私钥加密的，只能使用公钥解密。实现原理：红军 1: 私钥 a1 公钥 a2 红军 2: 私钥 b1 公钥 b2 红军想的本来是：就算蓝军获取了使用公钥加密的信息，也无法破解，因为它没有私钥。但是蓝军不这么做，它可以这么做：蓝军知道了也制作了自己的 私钥 w1 公钥 w2。于是有了一下情况。蓝军成为中间人了，就会有这么发消息的过程

    红军1：使用w2加密消息
    蓝军：接收消息后使用w1解密
    使用b2加密消息发送给红军2
    红军2：收到使用b1解密
    中间红军12发现不了问题，蓝军也可以获取到情报。
    

场景 4:使用数字证书

红军发现了蓝军的中间人，所以需要再改进加密方式，为了让对方知道那个公钥是自己的，公钥不被篡改，所以使用了数字证书。红军 1 使用了证书，证书信息主要包括以下内容：

数字证书版本：1.0
名称：红军1
所属：第二战区
唯一id:xxxxa1
公钥：a1
详细介绍：该军队是xxxx此处省略1万字
证书大小：100M

但是这么给红军 2，还是不行，因为这个万一证书中间的某部分尤其是公钥被篡改了，被蓝军伪造了怎么办。还是无法证明。那么就需要使用加密来保证数据不被篡改。使用 md5 进行加密，如果有一个内容改了，那么 md5 值也会变。

数字证书版本：1.0
名称：红军1
所属：第二战区
唯一id:xxxxa1
公钥：a1
详细介绍：该军队是xxxx此处省略1万
证书大小：100M
对100M数据加密后：xjajaksd89as7df89asdf67asd78a7ds

对于以上加密，红军 1 发现，这个加密内容太长了，一个证书 1 万多字，需要半个小时才加密完成。太慢了，能不能提出一些重要的，进行加密，提高加密速度。于是就有了信息摘要，我们提出其中的几百个字使用私钥进行签名也即是数字签名，就好比论文中的摘要，只要读几百字的摘要我们就知道这个论文讲的什么了。于是这个也需要信息摘要提取的算法（有兴趣自行搜索）加密的内容变小了，加密速度也快了。也能够保证数据完整性

数字证书版本：1.0
名称：红军1
所属：第二战区
唯一id:xxxxa1
公钥：a2
详细介绍：该军队是xxxx此处省略1万
证书大小：100M
信息摘要：1kb
红军1使用私钥对1kb数据签名：xjajaksd89as7df89asdf67asd78a7ds

但是要想证明这个证书就是红军 1 的还是不行，因为中间如果被蓝军修改了，红军 2 也发现不了。

数字证书版本：1.0
名称：红军1
所属：第二战区
唯一id:xxxxa1
蓝军修改公钥：w2  <----------------蓝军动手脚
详细介绍：该军队是xxxx此处省略1万
证书大小：100M
信息摘要：1kb
蓝军重新对摘要使用私钥签名：xwwwwksd8wwdf89asdf67asd78a7ds  <----------------蓝军动手脚

传递给红军 2，红军 2 也发现不了。这个时候，红军准备找总部。总部的公钥每个人都有，都可以从红军总部获取。也即是红军 2 提前知道了总部的公钥 z2 那么红军 1 把证书给总部，总部使用自己的私钥进行签名

    数字证书版本：1.0
    名称：红军1
    所属：第二战区
    唯一id:xxxxa1
    红军1公钥：a2
    详细介绍：该军队是xxxx此处省略1万
    证书大小：100M
    信息摘要：1kb
    总部私钥签名：xwwwwksd8wwdf89asdf67asd78a7ds 
    

这个时候，就算蓝军获取了也不能修改了，因为红军 2 有总部的公钥，如果信息修改了，蓝军因为没有总部私钥，所以无法签名，就算签名了，公钥 z2 也无法解密签名，那么红军 2 就可以说这不是红军 1 的证书

总体图：