一、如何防止悄悄话被偷听

83版电影《火烧圆明园》中有个桥段：八国联军已经把刺刀戳进了北京城，慈禧带着儿子坐轿子跑路，但她并不知道有大臣密谋要对她下手。

小皇帝的亲叔叔奕訢知道情况，想和慈禧说悄悄话，却不能明讲，但他硬是冲进群臣的送行队伍，众目睽睽之下给慈禧递上了如图1-1所示的奏折：

慈禧打开一看，奏折平淡无奇，无非是琐事庶务。但套上一张挖了洞的纸再看，意思就完全变了：

“当心肃顺、端华、戴桓”——这是恭亲王奕訢真正想告诉慈禧的（见图1-2）。

肃顺、端华、戴桓三人是老皇帝驾崩前任命的辅政大臣，后来我们的历史书上记载了这些人的命运：被慈禧一锅端。信息就是这么重要，奕訢和慈禧用当时“最先进”的加密解密技术巩固了权力。

一百多年以后，读着历史书的小学生们也没闲着，他们更新了加密技术——火星文（见图1-3），用来在上课时传递信息，即使被老师抓包，这样的文字也让人一头雾水。

现在恭喜你，只用了半分钟的时间就了解了百年对称加密史。

1.什么是“对称加密”

恭亲王奕訢想告诉慈禧：“当心肃顺、端华、戴桓”。但他不能明写，否则被肃顺等人知道，小命难保。于是只能“加密”——把短信（原文）写成一篇正儿八经的奏折（密文）。

和肃顺他们一样，慈禧拿到奏折第一眼看不出原意，要想知道，得过“解密”这关，“解密”就是把那张洞洞纸蒙在奏折上，原文含义瞬间了然。

现在你明白了，奕訢写完奏折后，加密就是取下洞洞纸，解密就是盖上洞洞纸，两者互为逆操作。

同样的思路，在小学生的火星文里，加密是把中文变成火星文，解密是把火星文变成中文，两者互为逆操作。

简单地说，加密是把原文按一定规则变成面目全非的密文，即使别人看到密文也没关系，因为他不知道意思。而发送方早已与接收方约定了转换规则，接收方能懂。接收方收到密文，把规则倒着用在密文上就能解密，原文立等可取。

加解密互为逆操作的加密方式，就是对称加密。

加密是很厉害的，但它有什么软肋呢？其实你一定想到了：如果肃顺拿到洞洞纸、如果小学老师学过火星文，那密文就会被破解，信息传输就宣告失败。

一百年来，人们一直在研究解密的方法，而且也有成功解密的时候。例如，英国计算机科学之父图灵破解了德国军队的加密系统，让德国的军事机密完全暴露在盟军的眼皮子底下，对第二次世界大战的胜利起到了重要作用。

那有没有加密方法能够阻止破解呢？答案是“非对称加密”。

2.什么是“非对称加密”

非对称加密比慈禧的对称加密晚出现八十年，有了计算机网络，人们有了安全传输文件的需求，才能点燃研究的火焰。

这一把火直接烧出了“非对称加密”——一种更安全的加密技术。与对称加密不同，非对称加密不支持逆推，就算我知道了你的密文和加密方法，我也无法知道你的原文。这是怎么回事？

假设现在你想通过网络传递“good”这个单词给你的朋友彤彤，你有两个目标：

1）让彤彤收到“good”这条消息。

2）不让其他人知道你发给了彤彤“good”这条消息。

为了完成上述两个目标，你和彤彤需要这么做：

彤彤把字符串"publicKey"公开在网上，这是她的公钥，你想对她说什么悄悄话就用这把公钥加密吧！你可能觉得奇怪：用公开的字符串加密，难道不会被别人截取破解吗？

答案是不会，因为在非对称加密中，用公钥加密，无法用原公钥解密，解密只能用私钥，私钥是一串和公钥完全不同的字符串，而且只有彤彤自己掌握，她的公钥是通过她的私钥算出来的，所以你放心地用公钥加密吧！

这就好比用一把钥匙锁住的门，居然只能被另一把完全不同的钥匙打开，这的确违反常识，但却是非对称加密的核心：用公钥加密的原文，用原公钥无法解密，只能用对应的私钥解。

还有一点，通过私钥可以计算出公钥，但通过公钥无法推导出私钥。因此你现在知道了，私钥是爸爸，公钥是儿子，爸爸可以生出很多儿子，但反之并不成立。

3.非对称加密的过程

我们用 F 表示加密算法，你可以把 F 想象成一个黑箱，黑箱就像函数 F ( x )= y 一样，把 x 塞进去，就出来个 y 。不用管中间的计算步骤，你只要知道 F 是数学天才们搞出来的就可以了。

F 足够的复杂，因而能为你提供足够的安全。

你把原文（good）送进加密函数 F 里，用彤彤的公钥（publicKey）加密后，密文（CipherText）就马上从黑箱的另一头出来了，即：

F ( good, publicKey) = CipherText

也就是说，通过publicKey加密，good变成了CipherText的样子在网络里跑，如果CipherText被晗晗截获，他能破解出来你想对彤彤说的话吗？

答案是“不能”。虽然公钥和算法都公开了，但晗晗不能逆推出原文，因为只有彤彤手里的私钥才能解密，而晗晗不知道。

彤彤接收到密文CipherText，用公开的解密函数 f 和只有自己知道的私钥privateKey就能解开密文的原文good，即：

f (CipherText, privateKey ) = good

good，彤彤现在终于知道你是个好人了。

但真正的私钥可没有这么简单，这么简单的私钥一秒钟就能被电脑猜到，现实里的它们一般是如图1-4所示的这个样子：

稍微有点长，但是公钥和私钥总是成对出现，公钥由私钥生成。公钥公开发布在网上，供信息发送者加密原文，私钥被紧紧抓在信息接收者自己手里，用来解密发送者的密文。

4.结语

非对称加密深深影响着这个时代。

如果非对称加密早30年出现，被德军使用，英国人再厉害，也不可能知晓德国人内部在讲些什么。

而如果今天还没出现非对称加密技术，至少微信支付、支付宝和手机银行都不会存在，并且网络里将没有任何安全性可言，因为任意一个人都可以随时冒充别人。

但是，它却不失时机地出现了。于是，这个世界变成一个在技术的支持下可以尽情说悄悄话的时代，即使有人偷听，也不用担心，因为偷听的人不懂，但你懂，而且会用。 dZe5t2mlShTpveCd2dW/jAmGWtgMSfEksUv4FoG3lxpibmhVzr5c2hsVE8DnQHLB