密码学简单入门：对称加密与非对称加密到底是什么？

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本文摘自Hackernoon博文《How Does Symmetric and Asymmetric Public KeyCryptography Work?》，作者：Shiva Sai Kumar B。原文链接：https://hackernoon.com/how-does-symmetric-and-asymmetric-public-key-cryptography-work-i6dy37pl

我们一直都说区块链能够保护数据的隐私安全，这是怎么办到的呢？靠密码学。

密码学使用先进的数学原理方法传输和存储数据，这种存储方式使得只有掌握编译规则的人才能读取和处理数据。

在了解区块链相关概念时，我们经常会看到一个术语“非对称加密”。这个有点拗口的术语是什么意思？它的原理是什么？下文将用简单易懂的例子来为大家科普什么是非对称加密。

加密是密码学中的核心概念，它以一种“除接收者外任何人都无法解密的方式”对消息进行编码，其他人无法读取和理解数据格式，以此来保护数据免受攻击。

据传，第一个使用密码学技术的是古罗马恺撒大帝，他发明了“凯撒密码（Caesar cipher）”来保护重要的军事情报。凯撒密码先将正常的文本内容通过一套规则编译成密码文本，然后通过通信渠道发送出去，接收者再用这套规则对密文进行解密。凯撒密码的编译规则是通过将字母按顺序推后3位来起到加密作用的，如将字母A换作字母D，将字母B换作字母E。只有掌握这套密码规则的接收者才能理解文本内容，其他人即使拿到了文件也理解不了是什么意思。

密码学技术有两种类型：

1、对称加密

2、非对称加密

对称加密

对称加密与凯撒密码技术相同，发送者和接收者使用同一套规则来对数据进行加密和解密。如下图所示：

但对称加密技术不是完美的，它有一些缺点。

首先，发送者和接收者都是用同一个密钥（即同一套编译规则）。使用同一个密钥没问题，问题在于，如果我们想从从“窃听者”手里共享密钥，就会变得很难。

其次，我们使用对称加密技术来保证数据安全传输的同时，也必须将密钥共享给接收者。但是怎么把这个“密钥”安全地分享给接收者呢？这又是一个问题。

为了解决这个问题，于是有了“非对称加密”，这也是区块链里常用的密码学技术。

非对称加密

非对称加密比对称加密复杂一些，它们之间的主要区别是：对称加密使用共享密钥来解密数据，而非对称加密使用“密钥对”来解密数据。

密钥对包含两部分：一个公钥，一个私钥。

以发送邮件为例，假如我们使用邮箱给其他人发送邮件，首先需要有一个邮箱账号，并设置一个密码；接下来，输入收件人的邮箱账号；最后，收件人收到邮件并读取信息。

非对称加密的流程也和发送邮件一样。

每个用户都有一个公钥，和邮箱用户名一样，其他人可以看到或者获取这个“用户名”，但无法访问这个账户里的数据。私钥就和密码一样，只有账户拥有者知道。

发送数据时，我们需要使用私钥（即密码）和接收者公钥（即用户名）。接收者则使用他的私钥（密码）和发送者的公钥（用户名）来解密数据。整个流程如下图所示：

区块链不同于邮箱的地方在于：邮箱有一个中心化的数据库，如果我们丢失了密码，还可以通过数据库找回；区块链则是去中心化的，私钥一旦丢失就无法找回。

数字签名

发送邮件后，收件人看到我的邮箱账号就知道是我发送的。但有一个前提是，如果发送人没有密码，就无法发送信息。同样地，在非对称加密中，没有私钥，就没有人可以通过你的公钥发送消息。

当使用私钥发送数据时，它由我们的“数字签名”进行签名。数字签名（又称公钥数字签名）是只有信息的发送者才能产生的、别人无法伪造的一段数字串，这段数字串同时也是对信息发送者发送信息真实性的一个有效证明。

简单一句话总结就是：信息发送者发信息时，会产生一串数字签名，根据数字签名，你无法否认这条信息不是你发的。