非對稱式加密以其獨特的公鑰和私鑰設計，在網路通信和加密貨幣等領域，提供了一種安全有力的機制。本文將深入探討非對稱式加密的原理、它與對稱加密的主要差異，以及它在現代網路安全中的應用和重要性。
（前情提要：CoinEx：將100%賠償用戶損失、遭駭原因判定為熱錢包私鑰外洩)
（背景補充：災情擴大》CoinEx交易所遭駭4300萬美元：將全額補償、暫停存提款..)
密碼學衍生出來的加密技術自古以來就是信息保密的核心工具，從凱薩密碼在古羅馬軍事通信中的應用，再到冷戰時期的密碼機，加密技術的發展歷程見證了人們對私隱與安全性不斷增長的需求。
非對稱加密技術的出現，為如何安全地將密鑰安全傳遞而不被第三方截獲，提供了解決方案。
透過引入公鑰和私鑰，從根本上改變了數據加密和解密的過程。不僅推動了數位經濟和電子商務的發展，更在區塊鏈網路安全中扮演核心角色。
下文將深入探討非對稱加密技術、與對稱加密的差異，理解它們各自的優勢與局限，並展望它們在金融領域的重要應用。
基礎概念：什麼是加密技術？
加密簡單來說是一種通過演算法（密碼學方法）將信息轉換成看似無意義的形式，從而隱藏其原始內容的過程。
在這個過程中，只有擁有適當密鑰的人才能將加密的數據（密文）解密成可讀的格式（明文）。這種技術是信息安全領域的基石，用於保護數據免受未經授權的訪問和防範數據泄露。
加密的基本原則
- 機密性 – 確保只有授權用戶能理解信息的內容。
- 完整性 – 確保信息在傳輸或存儲過程中未被篡改。
- 可用性 – 確保授權用戶能在需要時訪問和使用信息。
- 真實性 – 驗證信息的來源，保證其未被偽造。
- 不可否認性 – 防止信息的發送者或接收者否認其已發送或接收信息。
加密的兩種類型：對稱加密和非對稱加密
加密技術主要分為兩類：「對稱加密」和「非對稱加密」。
- 對稱加密使用單一密鑰進行加密和解密，這意味著同一把密鑰必須在通信雙方之間安全地共享。
- 非對稱加密，則使用一對密鑰，即公鑰和私鑰。公鑰可公開分享，用於加密信息；而私鑰必須保密，用於解密信息。
對稱加密的原理和應用
對稱加密是最古老也是最簡單的加密類型之一。
它的核心原理是使用相同的密鑰來進行數據的加密和解密。在這種加密方式中，加密（變換明文為密文）和解密（將密文還原為明文）的過程都是可逆的，且依賴於相同的密鑰。
對稱加密的工作方式
- 密鑰生成 – 首先需要生成一個強隨機密鑰，這是加密和解密過程中必不可少的部分。
- 加密過程 – 使用生成的密鑰對信息進行加密，通過特定的加密演算法，將明文信息轉變為密文。
- 傳輸密文 – 將加密後的密文安全地傳輸給信息的預定接收者。
- 解密過程 – 接收者使用與加密時相同的密鑰和算法對密文進行解密，恢復出原始的明文信息。
對稱加密的優點
- 效率高 – 相比非對稱加密，對稱加密的加密與解密速度更快，更適合大規模數據的處理。
- 簡單 – 對稱加密算法較為簡單，易於實現和部署。
- 資源要求低 – 計算資源消耗少，因此適用於計算能力有限的設備。
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對稱加密的缺點
- 密鑰管理問題 – 密鑰的分發和管理是一大挑戰，因為同一密鑰必須安全地共享給通信雙方。
- 規模擴展性差 – 在大規模系統中，每對通信用戶都需要一個唯一的密鑰，這導致密鑰數量的激增和難以管理。
- 安全性問題 – 一旦密鑰洩露，加密的信息就會面臨被解密的風險。
總體來說，對稱加密在多種場合下仍然是一個非常有效的加密手段，特別是在效率至關重要時。然而，由於其在密鑰管理和擴展性方面的限制，現代加密實踐中常常會將對稱加密與非對稱加密相結合使用，以充分發揮兩者的優勢。
非對稱加密的介紹
非對稱加密使用一對數學相關的密鑰：一個公鑰和一個私鑰。
這種加密方法在 1970 年代末被引入，並迅速成為了數位安全領域的一個重要工具，尤其是在網絡通信和數據保護方面。
公鑰和私鑰的概念
- 公鑰 – 公鑰是可以公開分享的密鑰，用於對信息進行加密。任何人都可以使用公鑰來加密信息，但只有持有對應私鑰的接收者才能解密該信息。
- 私鑰 – 私鑰必須嚴格保密，它用於對信息進行解密。此外，私鑰還用於數位簽名，以證明信息的來源和完整性。
這兩個密鑰是相關聯的，即使公鑰是公開的，但由於數學計算的複雜性，不能通過公鑰推算出私鑰，這就為加密通信提供了一個安全的方式。
非對稱加密的加密過程
非對稱加密的過程分為幾個步驟：
- 密鑰生成 – 使用演算法生成一對公鑰和私鑰。
- 加密信息 – 信息的發送者使用接收者的公鑰對信息進行加密，轉換成密文。由於只有接收者擁有對應的私鑰，因此僅接收者能解開該密文。
- 傳輸密文 – 密文可以通過不安全的通道（例如網路）傳送給接收者，但即使被截獲，因沒有接收者的私鑰，因此也無法被破解。
- 解密信息 – 接收者使用自己的私鑰對密文進行解密，恢復明文信息。同時可以使用發送者的公鑰確認是尤其發送。
非對稱加密的一大優勢是解決了密鑰分發問題，因為密鑰不需要在雙方之間安全共享。此外，非對稱加密還可以用於創建數位簽名，這是對信息發送者身份進行驗證的一種方式，並確保信息自簽名後未被更改。
由於其提供的安全性和靈活性，非對稱加密已被廣泛應用於網路安全、數位證書、電子商務交易以及加密貨幣等領域。不過，相較於對稱加密，非對稱加密在計算上更為繁瑣，因此在實際應用中，常常會結合使用對稱加密和非對稱加密，以平衡安全性和效率。
對稱式與非對稱式加密的適用場景與案例分析
對稱式加密的適用場景
- 內部系統數據保護：當一個系統內部需要保護數據、又無需頻繁對外互動時，使用對稱加密可以更有效進行。
- 大規模數據傳輸：由於對稱加密較快，它被廣泛用於大量數據的加密傳輸。
非對稱式加密的適用場景
- 安全密鑰交換：在SSL/TLS協議中，非對稱加密用於安全地交換對稱加密的密鑰。
- 數位簽名：用於確保消息的完整性和非否認性。
- 案例分析：HTTPS 協議在建立安全網路連接時，使用非對稱加密技術來交換密鑰，這加強了用戶在網路上的交易安全。
小結：非對稱加密在當代網路安全的重要性
非對稱加密技術，在當代的網路世界中扮演著至關重要的角色。隨著數位經濟的蓬勃發展，區塊鏈交易、個人資訊、商業秘密、國家安全…等領域對於資訊安全的要求越來越高，非對稱加密提供了一個強有力的解決方案。
挑戰與未來
盡管非對稱加密相當安全，但它也面臨著一些挑戰，特別是隨著量子計算能力的逐漸成熟，未來可能會有新的算法威脅到現有的加密機制。此外，密鑰管理和保護私鑰不被泄露依然是一項挑戰。
因此，持續的研究和發展，以及密鑰生成和存儲技術的創新，是維持非對稱加密有效性的關鍵。
