密钥密码体系主要分为两类:对称密钥与非对称密钥。对称密钥加密,即私钥加密,信息发送方和接收方共享同一密钥进行数据加密与解密。对称密钥的最大优势在于加/解密速度快,适合于大规模数据加密,但密钥管理难度大。而非对称密钥加密,又称公钥密钥加密,使用一对密钥进行加密与解密,一个密钥公开,一个密钥私存,适合于数据的隐私保护与安全传输,但加密与解密速度较慢。
通用密钥体系中,加密与解密密钥相同,即发送方与接收方使用同一密钥。例如,恺撒密码算法是历史上最古老的通用密钥密码体系之一,其原理是根据字母在26个英文字母表中的位置,按固定间隔变换字母位置,实现加密与解密。使用密钥n=3,将明文"C R Y P T O G R A P H Y"加密后得到" F U B S W R J U D S K B"。解密时,使用相同密钥n=3将密文转换回明文。
DES算法是目前广泛使用的通用密钥算法,采用"转置"与"换字"方式,将明文分组进行复杂变换生成密文。该算法可用于计算机通信数据加密保护。
非对称密钥体系中,加密与解密密钥分离。发送方使用接收方的公钥进行加密,接收方使用私钥解密。数字证书包含了公钥信息,用于确认用户身份,公钥加密与私钥解密形成数字签名,确保文件的安全性。
在公钥密码体制中,加密密钥公开,解密密钥私存。RSA系统是最著名的公钥密码体系,广泛应用在互联网通信与数据加密。证书是用户在网络上的电子身份证,由权威机构签发,用于验证用户身份与公钥有效性。
CA(Certificate Authority)作为电子签证机关,拥有证书与私钥,用于签发与验证证书。用户向CA申请证书,CA验证身份后生成公钥与证书,用户使用CA公钥验证证书的有效性。CA负责证书与密钥的管理,确保网络安全。
综上所述,密钥密码体系分为对称与非对称两种,通用与非对称密钥体系各有优势与应用场景。加密与解密密钥管理是密码体系中的关键问题,通过数字证书与CA机构的参与,确保了网络通信的安全性与用户身份的可验证性。