公钥密码和数字签名

在目前网络通信的过程中，有两种加密方法被广泛使用：公钥加密 和 数字签名；本文将对这两种方法进行分析和对比；

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定义

公钥密码：也就是和我们常说的非对称加密，分为加密和解密，消息发送者使用公钥加密，消息传输过程中以密文传输，接受者收到消息之后，用私钥进行解密，就可以拿到消息内容；
数字签名：分为签名和验签；消息发送者使用私钥进行签名，消息传输过程中同样以密文传输，但是出来密文之外，还会发送一份消息的明文给接收方，以便接收方进行验签，接收方收到明文和密文之后，会用公钥进行解密，得到明文，然后对比解密后的结果和接收到的明文，一致则验签成功，不一致则证明消息被中途篡改过；

在公钥加密和数字签名过程中，都涉及到一个共同的东西---秘钥对（公钥和私钥）；但是在使用过程中却又有一些区别：具体如下：

	公钥密码	数字签名
公钥	发送者加密使用	接受者验签使用
私钥	接受者解密使用	发送者签名使用
公钥持有者	加密个人持有	需要验证签名的任何人都可以持有
私钥持有者	解密个人持有	签名人持有
传送内容	密文	密文 + 明文

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过程和特点

过程

公钥密码使用过程如下：

公钥密码.jpg

数字签名使用过程如下：

数字签名.jpg

特点

公钥密码：公钥发送消息的人持有，私钥接收消息的人持有，均为私人持有；只要保证秘钥安全，就可以保证通信安全；
数字签名：公钥接受消息的人持有，所有人均可持有，私钥发送消息的人持有，私人持有；保证私钥安全就可保证签名的准确性；

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应用场景

公钥密码
适用于：消息需要秘密传输；
案例：SSL层中，对称秘钥的传输就是应用了非对称加密进行传输；
数字签名
适用于：消息本身可以对外公开，但是需要验证发送方身份的消息；
案例：苹果手机验证APP是否为指定开发者开发；

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一些问题：

1.公钥密码和数字签名看似是相反的流程，可不可以公私秘钥互换，在公钥密码过程中用私钥加密、公钥解密；在数字签名过程中用公钥签名、私钥验签；

答案是不一定的，应为在日常过程中，大多采用的非对称加密算法为RSA，而在RSA算法中，两个过程是可逆的，但是并不是所有非对称加密算法都是可逆的。所以，严格来说，这个过程是不可以的；

2.在公钥密码和数字签名的过程中，都会有一步发送秘钥的过程，那么在这一步有中间人将秘钥替换也是存在风险的；

这个是肯定的，对于这种中间人攻击，就不在数字签名和公钥密码的解决范围之内了，这个请参照数字证书及证书链的验证

3.公钥密码比较好理解，但是为什么私钥加密就可以作为签名？

在数字签名特点中，有一个是私钥只有发送者持有，正是因为这一特点，再加上公私秘钥的一个特点：“没有该私钥的人是不能生成对应公钥可以解开的密文的”，就有一个结论：持有公钥的人能解开的密文，就是该可信机构或人发出的消息；而私钥和私钥加密的信息就相当于该机构或人的签名；

4.数字签名中，单项散列的作用？

消息体有可能为比较大的数据，而非对称加密的过程又是比较消耗性能，故在为防止对数据比较大的消息签名是消耗时间相对比较长，对消息进行了单向散列的操作，散列过后为固定长度字符串，签名速度相对来说要快很多；