公鑰加密如何確保數據完整性

數據需要安全，安全需要加密。

除其他事項外，   加密  在保障數據安全方面發揮著至關重要的作用。 這是一個將數據轉換為無法理解的形式的過程，這種形式只能在密碼密鑰的幫助下進行解碼或解密。

加密密鑰是在加密機制中生成的隨機字符序列。 它用於在加密過程中將明文轉換為密文。 您可以使用相同的密鑰（對稱加密）或不同的密鑰（非對稱加密）將密文轉換為明文。

加密隱藏實際消息並將其轉換為密文，使其不可讀。 公鑰加密就是這樣一種方法，您可以通過它來加密消息。 把它想像成一把有兩把鑰匙（公鑰和私鑰）的鎖。 如果用戶使用第一把鑰匙將其鎖定，則只有第二把鑰匙可以將其解鎖，反之亦然。

還有其他方法，例如對稱加密或混合加密，但現在，讓我們更深入地研究公鑰加密，看看它如何為用戶提供更高的數據安全性。

什麼是公鑰加密？

公鑰加密，也稱為公鑰密碼術，是一種使用兩個不同的密鑰來加密和解密數據的技術。 一個是公鑰，每個人都可以使用它來加密數據，另一個是發起者可以用來解密的私鑰。

公鑰加密也稱為非對稱加密，廣泛用於傳輸層安全/安全套接字層（TLS/SSL），使超文本傳輸協議安全（HTTPS）成為可能。

要發送加密消息，您可以從共享目錄中獲取收件人的公鑰。 使用此密鑰在發送消息之前對其進行加密，接收者將能夠使用其相應的私鑰對其進行解密。

相反，如果您使用您的私鑰加密消息，則接收者只能使用您的公鑰對其進行解密，從而驗證您的身份。 您可以自動執行加密和解密，而無需物理鎖定和解鎖消息。 組織利用  加密軟件  無縫執行流程並確保可靠的數據保護。

公鑰加密是一種高度安全的加密過程，因為它不需要任何人共享他們的私鑰，防止其在傳輸過程中洩漏。 它提供了重要的信息安全性，並保護您的數據免受未經授權的訪問。

互聯網通信使用公鑰基礎設施 (PKI) 來管理身份和安全性。 非對稱加密或公鑰加密是啟用 PKI 並在各種通信渠道中提供數據保護的核心技術。

另一方面，私鑰加密，也稱為對稱加密，是一種使用一個密鑰進行加密和解密的技術。 兩個都  對稱和非對稱加密  根據用例和所需的加密強度，有它們的好處和挑戰。

公鑰密碼學是如何工作的？

公鑰加密使用戶能夠秘密地發送和接收消息。 它允許每個用戶創建一對密鑰：公鑰和私鑰。 兩個鍵之間都有數學關係。 但是私鑰實際上不能從公鑰中派生出來。

在加密中，可以使用公鑰對消息進行加密，而收件人的私鑰只能對其進行解碼。 此外，如果發件人使用其私鑰加密消息，則預期收件人可以使用公鑰驗證發件人的身份。

公鑰加密使用更長的密鑰長度，減少了密鑰管理的麻煩，因為不需要交換密鑰。 密鑰一旦用於加密消息，就不能用於解密。

公鑰密碼學的應用

公鑰加密通常用於電子簽名。 電子簽名是一種驗證用戶身份並維護文檔、消息或軟件完整性的數學方法。 企業一般使用  電子簽名軟件  分發法律敏感文件並收集數字簽名。

除了數字簽名之外，公鑰密碼學還用於各種其他目的。

網絡服務器安全

公鑰加密是 TLS/SSL 加密協議的核心，可確保 HTTPS 的安全性。 它保護 Web 服務器和客戶端免受  網絡攻擊  就像中間人攻擊一樣，攻擊者攔截通信並訪問消息中的內容。 對稱加密也是HTTPS的一部分，其中公鑰加密用於兩方交換密鑰，對稱加密密鑰用於進行加密過程。

公鑰加密使發送者和接收者能夠驗證他們的身份並幫助他們防禦中間人攻擊。 Web 服務器安全性還提供了額外的優勢，可以在 Google 或 Bing 等搜索引擎上將網站排名更高。

身份認證

數據現在已經超越了傳統網絡，進入了雲、移動設備、物聯網 (IoT) 設備和各種其他技術，這使得企業保護身份變得至關重要。 公鑰加密使組織能夠使用數字身份證書和替換密碼來防止  蠻力攻擊。

電子郵件加密

電子郵件加密使用公鑰加密來驗證和加密消息。 它有助於保護消息免受未經授權的實體或惡意黑客的攻擊。 即使攻擊者破解了郵件服務器密碼，由於加密，他們也無法查看郵件內容。

您可以使用  電子郵件加密軟件  通過對電子郵件進行數字簽名以證明您的身份並加密傳輸中或存儲在服務器上的內容和附件來保護電子郵件。

安全電子郵件加密方法，例如安全/多用途互聯網郵件擴展 (S/MIME) 證書，使用公鑰基礎設施來驗證數字身份並促進加密。

加密貨幣

比特幣等著名的加密貨幣依賴公鑰加密進行交易。 用戶擁有一個所有人都可以使用的公鑰，而私鑰是保密的，用於進行交易。

例如，在比特幣賬本中，未使用的交易輸出 (UTXO) 與公鑰相關聯。 當用戶 A 想要與用戶 B 簽署交易時，用戶 A 使用他們的私鑰來花費 UTXO，並生成一個與用戶 B 的公鑰相關聯的新 UTXO。

公鑰密碼算法

公鑰加密算法是用於加密消息或驗證消息來源和發送者身份的數學函數。

下面提到了一些流行的公鑰密碼算法。

Rivest-Shamir-Adleman (RSA) 算法

RSA 算法允許人們使用公鑰和私鑰來加密消息。 當公鑰用於加密時，私鑰將有助於解密，反之亦然。 由於這一特性，它已成為一種流行的非對稱加密算法。 RSA 幫助組織確保存儲或傳輸中信息的機密性、完整性、不可否認性和真實性。

RSA 算法通過一個複雜的過程生成一個公鑰和一個私鑰，該過程涉及分解大整數，這是兩個大素數的乘積。

讓我們舉個例子來看看 RSA 算法是如何工作的。 考慮使用 Rabin-Miller 素數測試算法生成的兩個素數 p 和 q。 Rabin-Miller 素數檢驗算法確定一個數是否為素數。 使用兩個素數併計算它們的模數 n。

公鑰包括模數 (n) 和一個公共指數，例如。 公共指數的值不需要是秘密，因為每個人都可以訪問公共密鑰。 通常取為 65537。

私鑰由一個模數 (n) 和一個私有指數 d 組成（根據擴展歐幾里得算法計算，以找到關於 n 的總和的乘法逆）。

RSA 密鑰通常為 1024 位長，但政府和一些行業指示使用 2048 位的最小密鑰長度以提高安全性。

數字簽名算法 (DSA)

數字簽名算法是一種用於生成電子簽名的公鑰加密算法。 它允許接收者驗證發送者的身份並驗證消息的來源。

有趣的是，發送者使用私鑰放置他們的電子簽名，接收者在相應公鑰的幫助下驗證。 簡單地說，私鑰是唯一的； 一個人或實體可以使用它。 但是，任何人都可以使用公鑰來驗證消息的來源，因為它對所有人都可用。

數字簽名算法具有很強的實力，但與其他簽名算法相比，簽名長度更小。 它的計算速度更慢，工作所需的存儲空間也更少。

橢圓曲線密碼學 (ECC)

橢圓曲線密碼術是一種公鑰密碼術，它利用橢圓曲線理論生成高效且有效的密碼密鑰。 ECC 通過橢圓曲線方程的屬性而不是分解兩個大素數來生成密鑰。

它在移動應用程序中很受歡迎，因為它使用 256 位密鑰提供與 RSA 等其他加密系統以 3072 位密鑰提供的相同級別的安全性，同時使用更低的計算能力和更少的電池資源。

隨著量子計算的不斷發展，依賴於分解兩個大素數的加密算法將更容易破譯。 ECC 和 Quantum 密鑰分發可能是未來幾天加密數據的最佳合理選擇。

TLS/SSL 中的公鑰加密

TLS/SSL 協議通過利用非對稱和對稱加密來確保網絡上的加密通信，同時提供端到端的數據安全性。 在 TLS/SSL 握手中，服務器同意加密算法。 網站具有保存公鑰的 TLS/SSL 證書，而私鑰安裝在服務器上。

然後使用確定的加密算法和相應的密鑰對客戶端和服務器之間的通信進行加密。 它有助於保護消息免受惡意黑客的攻擊，並確保客戶端和服務器之間的安全通信通道。

在整個過程中，無需共享密鑰。 接收者的公鑰用於加密只能由接收者的私鑰解密的消息。

公鑰加密更好嗎？

公鑰加密包括使用兩個密鑰，與對稱加密相比，它提供了一種更安全的加密方法。 公鑰加密中沒有私鑰交換，消除了密鑰管理的麻煩。 相反，如果交換的私鑰在對稱加密中被盜或丟失，則可能危及整個系統。

公鑰加密遵循加密消息的複雜過程。 與對稱加密相比，它需要更多的時間和資源，但提供了更高的安全性。 它還對數字證書進行加密，這樣惡意黑客即使受到威脅也無法訪問它們。

加密的選擇將取決於其用途、設備的性質、存儲、計算能力、安全級別和其他元素。 根據這些參數，對稱和非對稱密碼系統都將各有優缺點。

公鑰加密的好處

使用公鑰加密的主要優點是更強大的數據安全性。 由於用戶不必向任何人共享、傳輸或透露他們的私鑰，因此它降低了網絡犯罪分子截獲私鑰並利用它來解密通信的風險。

它可以幫助用戶解決在使用私鑰加密時面臨的密鑰分發挑戰。 它使組織能夠維護數據的機密性和完整性，從而提高信息安全性。

除了加密強度之外，公鑰密碼術還使用戶能夠驗證數字身份，同時確保不可否認性。 這些優勢使非對稱加密成為流行的加密選擇，從非常好的隱私 (PGP) 和 HTTPS 到 OpenID Connect (OIDC) 和 WebAuthN。

公鑰加密的挑戰

公鑰加密的主要缺點是執行加密過程的速度慢。 使用涉及大量素數分解的複雜數學運算來生成一對公鑰和私鑰需要更多的計算能力和存儲空間。

裝備加密

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除了加密和其他安全防禦措施外，您還可以確保信息安全並遵守監管標準。

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