公钥加密 怎么工作

钥匙有两把

对称加密只有一把钥匙。公钥加密则成对地生成两把钥匙一起用。一把是公钥，顾名思义，发给谁都行；另一把是私钥，只留在自己手里，绝不交出去。公钥可以印在名片上、挂在网站上，私钥却要像家门钥匙一样贴身保管。
两把钥匙在数学上是配对的，但知道公钥，也算不出私钥。因为它们建立在一类数学难题上，就像分解一个极大的数的质因数那样，一个方向很容易，反过来却几乎不可能。

把两把钥匙一个个点开，看看各自的角色。公钥发给任何人，私钥只在自己手里。

公钥摊开放着也没关系，私钥却得深深藏好。是同一对，角色却正好相反：一把公之于众，一把守密到底。
那么有了两把钥匙，上锁用哪一把，开锁又用哪一把？先看上锁这一边。

用公钥上锁

想给某人发秘密消息，先拿到他的公钥。公钥谁都可以有，很容易得到。用这把公钥给消息上锁。
用公钥上锁，就像把对方分发的一把打开的挂锁扣在消息上。谁都能把挂锁扣上，可一旦扣上，连扣锁的人自己也打不开了，因为公钥只能上锁，不能开锁。这有点像邮局门口的信箱：谁都能把信投进去，只有拿着钥匙的人才能打开取信。

点“用公钥上锁”。用谁都有的公钥，给消息扣上一把挂锁。

消息锁上了，变成了认不出来的样子。上锁用的是公钥，而不是什么秘密，所以上锁这件事真的谁都能做。
可锁上之后，连上锁的人自己也打不开了。打开公钥锁上的挂锁的钥匙，另有其物。

只有私钥打得开

用公钥锁上的挂锁，只有和它配对的私钥才能打开。同一对的私钥一插就开，别的钥匙纹丝不动；就连上锁时用的那把公钥也打不开。
所以只有握着私钥的那一个人才能读这条消息。就算全世界都有这把公钥，能读的也只有私钥的主人。哪怕攻击者截下了整条锁住的消息，又拿到了公钥，也只能对着密文干瞪眼。

把钥匙一把把试一试。只有配对的私钥能打开挂锁，上锁的公钥和错的私钥都会失败。

只有插上配对的私钥时才打开。这种不对称正是公钥加密的核心：谁都能上锁，只有一个人能开锁。上锁的权力敞开着，只有开锁的权力牢牢锁住。
正因为这个性质，上一课的作业就解开了，因为根本不需要再偷偷交钥匙。

密钥分发问题解开了

用对称加密时，两个人得拿着同一把钥匙，所以偷偷交钥匙成了头疼事。公钥加密没有这个烦恼：收信人的公钥谁拿走都行，拿它只能上锁。
用来开锁的私钥，从一开始就不离主人的手。根本没有要偷偷交出去的钥匙，危险的递送环节也就整个消失了。这就好比把打开的挂锁放在门口任人取用，钥匙却始终揣在自己口袋里。

点“对称密钥”和“公钥”，比一比步骤。对称加密夹着秘密递送的环节，公钥加密没有这个环节。

两种方式并排一放，区别就很明显：对称加密总夹着秘密递送这个危险环节，公钥加密却没有。不过公钥加密计算量大，用来整块锁住大数据会很慢。
所以实际上，会用公钥加密安全地递送一把短短的对称密钥，数据则用快速的对称加密来锁。还剩一道作业：要确认收到的公钥真是那个人的，没有在半路被人调包。这个问题后面会用证书来讲。

小结

归纳起来是这样：公钥加密用成对的两把钥匙。公钥发给任何人，私钥只归自己。用公钥锁上的东西，只有配对的私钥才能打开：谁都能上锁，只有一个人能开锁。
所以公钥公开也安全，根本没有要偷偷交出去的钥匙。对称加密的密钥分发问题就这样解开了。公钥像人人可取的挂锁，私钥像只有自己才有的那把钥匙。

依次点要点回顾一下。(两把钥匙 → 用公钥上锁 → 只有私钥打得开 → 密钥分发问题解开)

现在你知道了两把钥匙的魔法：用一把分发出去的钥匙和一把自己专属的钥匙，安全地交换秘密。这一对钥匙倒过来用，还能做出无法伪造的签名，这会在数字签名那一课里讲。
在那之前，下一课先看密钥交换：两个人完全不寄钥匙，也能一起做出同一把秘密钥匙。