密钥交换 怎么工作

快钥匙得安全地分享

上一课的公钥加密很安全，但计算量大、速度慢。长内容全都用它来收发，太费时间。所以真正的内容会用对称加密快速锁上。
问题在于，用对称加密，两个人必须拿着一模一样的钥匙。对称加密那一课卡住我们的密钥分发问题，在这里又冒了出来。用公钥锁住对称密钥再寄过去是一种办法，不过这一次，我们来看另一条路：根本不寄钥匙。

点“公钥”和“对称密钥”比一比。公钥安全但慢，对称密钥快，却得两边共享同一把钥匙。

想用快速的对称加密，这个心思很明确。可直接把钥匙寄过去很危险：中途一旦被人复制，锁再结实也没用。
所以需要一种办法，钥匙本身不上路，两个人也能拿到同一把钥匙。我们拿调颜料来打个比方，把这个办法画出来。

往公开色里掺私密色

把两个人叫做嘉蓝和娜来。先一起定一个公开色，这个颜色谁看到都没关系。接着各自挑一个绝不给别人看的私密色。
嘉蓝把公开色和自己的私密色调成一个新颜色，娜来也把公开色和自己的私密色调成一个新颜色。然后，两人只把调好的颜色寄给对方。关键在于：颜料一旦调在一起，就很难再分辨出里面掺了哪些颜色。

点一下，让嘉蓝和娜来各自把私密色掺进公开色。只有两个调好的颜色互相寄出，私密色仍留在手里。

现在，嘉蓝手里是娜来寄来的调好的颜色，娜来手里是嘉蓝寄来的。两人也都知道公开色。眼下他们手里的颜色还不一样，但只要再走一步，就会变成一样。
各自往收到的颜色里再掺一次自己的私密色，两人就会得到一模一样的颜色。为什么会这样，亲手试试就知道了。

两人得到同一个最终色

嘉蓝手里的颜色里已经有娜来的私密色，嘉蓝再往里掺自己的私密色，就成了公开色加上两人私密色的颜色。娜来也一样，往掺有嘉蓝私密色的颜色里再掺自己的私密色。
掺的顺序不同，但放进去的颜色相同，结果也就相同。所以两人得到一模一样的最终色。这个最终色就是只有他俩知道的共享秘密，拿来当作对称密钥用。

点一下，让嘉蓝和娜来往收到的颜色里再掺一次自己的私密色。你会看到两人得到一模一样的最终色。

两格里的最终色一模一样了。钥匙一次也没上路，来回传的只有公开色和调好的颜色。即便如此，两人还是拿到了同一把钥匙。
不是把同一个秘密寄过去，而是一起把它做出来，这就是密钥交换的核心。它以最早提出这个方法的两个人命名，叫迪菲-赫尔曼密钥交换；实际使用时，用的不是颜料，而是大数的运算。那么，要是有人把来回传的颜色全都偷看了，会怎样？

偷看了也造不出最终色

假设有人在路上盯着所有来回传的颜色。这个人知道公开色，嘉蓝寄出的调好的颜色、娜来寄出的调好的颜色，他也都看到了。即便如此，他还是造不出最终色。
要造出最终色，得有某个人的私密色，可私密色一次也没上过路。从调好的颜色里单独把私密色分离出来，也非常困难，就像一杯调好的绿色颜料，很难再把里面的黄和蓝分得清清楚楚。所以偷看的人到不了同一个最终色。

把偷看的人在路上看到的东西一个个点出来。公开色和调好的颜色全都看得到，但没有私密色，就造不出最终色。

偷看的人手里留下了一个空格，因为少了私密色这最后一块。所以嘉蓝和娜来可以放心地把这个最终色当作两人专属的对称密钥。
不过有一点要小心：它能防住只偷看的人，却防不住在中间装成嘉蓝去跟娜来调色、又装成娜来去跟嘉蓝调色的人。所以密钥交换要和确认对方身份的签名、证书一起用。还有，密钥交换和用公钥锁住内容并不是一回事。

小结

归纳起来是这样：公钥加密安全但慢，所以真正的内容用快速的对称密钥来收发。这把对称密钥不是寄过去的，而是一起做出来的。各自往公开色里掺私密色再交换，然后往收到的颜色里再掺一次自己的私密色，两人就得到同一个最终色，也就是共享秘密。
偷看的人没有私密色，造不出这个颜色。密钥交换是一起做出同一个秘密的步骤，和用公钥锁住内容的公钥加密不同。

点一下这两个概念，把它们分开。密钥交换是一起做出共享秘密，公钥加密是用公钥锁住内容。

现在你知道了，相隔很远的两个人，不用让钥匙在路上露面，也能一起拥有同一个秘密。这个简单的调色原理，如今每次安全地连接网站时都在用。浏览器和服务器每次连接，都会用这个办法做出一把只给这次连接用的新对称密钥，连接结束就扔掉。所以就算日后服务器的私钥泄露，过去的对话也解不开，这个性质叫前向保密。就像每次见面都临时配一把新锁，用完就丢，旧锁的钥匙就算被人捡到，也打不开如今的门。
剩下的作业，是把半路插进来的冒牌货筛出去。下一课讲数字签名：用私钥留下的记号，确认消息真的是那个人发的。