网络工程师：加密概念和PKI基础知识

加密是通过Intranet、Extranet和Internet进行安全的信息交换的基础。从业务的角度来看，通过加密实现的安全功能包括：身份验证，使收件人确信发件人就是他或她所声明的那个人；机密性，确保只有预期的收件人能够阅读邮件；以及完整性，确保邮件在传输过程中没有被更改。从技术的角度来看，加密是利用数学方法将邮件转换为不可读格式从而达到保护数据的目的的一门科学。
　　加密概念
　　加密是通过Intranet、Extr anet和Internet进行安全的信息交换的基础。从业务的角度来看，通过加密实现的安全功能包括：身份验证，使收件人确信发件人就是他或她所声明的那个人；机密性，确保只有预期的收件人能够阅读邮件；以及完整性，确保邮件在传输过程中没有被更改。从技术的角度来看，加密是利用数学方法将邮件转换为不可读格式从而达到保护数据的目的的一门科学。
　　本文将介绍下列加密概念：
　　对称密钥加密：一个密钥
　　公钥加密：两个密钥
　　单向散列算法
　　数字签名：结合使用公钥与散列
　　密钥交换：结合使用对称密钥与公钥
　　对称密钥加密：一个密钥
　　对称密钥加密，也叫做共享密钥加密或机密密钥加密，使用发件人和收件人共同拥有的单个密钥。这种密钥既用于加密，也用于解密，叫做机密密钥（也称为对称密钥或会话密钥）。对称密钥加密是加密大量数据的一种行之有效的方法。
　　对称密钥加密有许多种算法，但所有这些算法都有一个共同的目的---可以还原的方式将明文（未加密的数据）转换为暗文。暗文使用加密密钥编码，对于没有解密密钥的任何人来说它都是没有意义的。由于对称密钥加密在加密和解密时使用相同的密钥，所以这种加密过程的安全性取决于是否有未经授权的人获得了对称密钥。这就是它为什么也叫做机密密钥加密的原因。希望使用对称密钥加密通信的双方，在交换加密数据之前必须先安全地交换密钥。
　　衡量对称算法优劣的主要尺度是其密钥的长度。密钥越长，在找到解密数据所需的正确密钥之前必须测试的密钥数量就越多。需要测试的密钥越多，破解这种算法就越困难。有了好的加密算法和足够长的密钥，如果有人想在一段实际可行的时间内逆转转换过程，并从暗文中推导出明文，从计算的角度来讲，这种做法是行不通的。
　　公钥加密：两个密钥
　　公钥加密使用两个密钥：一个公钥和一个私钥，这两个密钥在数学上是相关的。为了与对称密钥加密相对照，公钥加密有时也叫做不对称密钥加密。在公钥加密中，公钥可在通信双方之间公开传递，或在公用储备库中发布，但相关的私钥是保密的。只有使用私钥才能解密用公钥加密的数据。使用私钥加密的数据只能用公钥解密。与对称密钥加密相似，公钥加密也有许多种算法。然而，对称密钥和公钥算法在设计上并无相似之处。您可以在程序内部使用一种对称算法替换另一种，而变化却不大，因为它们的工作方式是相同的。而另一方面，不同公钥算法的工作方式却完全不同，因此它们不可互换。公钥算法是复杂的数学方程式，使用十分大的数字。公钥算法的主要局限在于，这种加密形式的速度相对较低。实际上，通常仅在关键时刻才使用公钥算法，如在实体之间交换对称密钥时，或者在签署一封邮件的散列时（散列是通过应用一种单向数学函数获得的一个定长结果，对于数据而言，叫做散列算法）。将公钥加密与其它加密形式（如对称密钥加密）结合使用，可以优化性能。公钥加密提供了一种有效的方法，可用来把为大量数据执行对称加密时使用的机密密钥发送给某人。也可以将公钥加密与散列算法结合使用以生成数字签名。
　　将公钥加密用于数字签名
　　数字签名是邮件、文件或其它数字编码信息的发件人将他们的身份与信息绑定在一起（即为信息提供签名）的方法。对信息进行数字签名的过程，需要将信息与由发件人掌握的秘密信息一起转换为叫做签名的标记。数字签名用于公钥环境中，它通过验证发件人确实是他或她所声明的那个人，并确认收到的邮件与发送的邮件完全相同，来帮助确保电子商务交易的安全。通常，数字签名用于以明文（如电子邮件）分发数据的情形。在这种情况下，当邮件本身的敏感性可能无法保证加密的安全性时，确保数据处于其原始格式且并非由假冒者发送，是非常重要的。