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Day1 學習RSA、ECC(橢圓曲線密碼學)的運作原理與應用場景(HTTPS、憑證)

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一、RSA的運作原理與其優缺點:
RSA為最早廣泛使用的非對稱式加密演算法之一,其安全性建立在大數值質數分解的困難度上
1.RSA運作方式:
先隨機選擇兩個極大的質數相乘得到一個超級大的數值,並將這個大數值公開為公鑰(PK),原本的兩個質數則作為私鑰(RK)
2.優點:相容性極高、技術成熟
3.缺點:所需的金鑰長度較長(通常為2048或4096bits),導致運算效率較差
二、ECC(橢圓曲線密碼學)的運作原理與其優點:
ECC為一種基於橢圓曲線數學結構的公開金鑰演算法,它的安全性建立在橢圓曲線離散對數問題的難解性上
1.ECC運作方式:
先在一條特定的橢圓曲線上進行點群運算(Ex.加法與倍乘),並且給定一個起點和終點,讓計算很容易得出結果,但是從結果反推做了幾次倍乘(離散對數)極其困難,因此ECC是個好的加密演算法
2.優點:效率高、金鑰短(一個256bits的ECC金鑰,其安全強度約=3072bits的RSA金鑰)、佔用記憶體與頻寬少,所以非常適合行動裝置、IoT等...資源受限的環境。
三、實際應用場景:HTTPS與數位憑證
1.數位憑證:
網站向憑證機構(CA)申請憑證時,憑證內會包含網站的公鑰(可以是RSA或ECC)以及CA的數位簽章,用來證明網站身份的真實性
2.TLS Handshake:
2-1.身份驗證:客戶端驗證伺服器憑證上的簽章
2-2.密鑰交換:雙方利用公開金鑰加密或ECDH(橢圓曲線迪菲-赫爾曼)演算法,安全地交換出一個只有彼此知道的「對稱會話金鑰」
2-3.資料加密:隨後網頁的所有傳輸都改用速度極快的對稱加密(如 AES),且目前主流多採用 ECDHE(結合橢圓曲線與暫時性金鑰),兼顧高效能與前向安全性


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