6ES7155-5BA00-0AB0西门子ET 200MP接口模块

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通过加密确保数据机密

　　消息加密是数据安全的一项重要措施。在通信过程中，加密的消息被第三方截获，这些潜在的侦听者也无法访问所获取的信息。

　　在进行消息加密时，采用了大量的数学处理机制（算法）。

　　所有算法都通过一个“密钥”参数，对消息进行加密和解密。

　　算法 + 密钥 + 消息 => 密文

　　密文 + 密钥 + 算法 =>（明文）消息

　　对称加密

　　对称加密的关键在于，两个通信伙伴都采用相同的密钥对消息进行加密和解密，如下图所示：Bob 使用的加密密钥与 Alice 使用的解密密钥相同。即，我们常说的双方共享一个密钥，可通过该密钥对消息进行加密和解密。

　　图片: 对称加密

　　该过程类似于一个公文箱，发送方和接收方使用同一把钥匙打开或锁上该公文箱。

　　优势：对称加密算法（如，AES、Advanced Encryption Algorithm）的速度较快。

　　缺点：如何将密钥发送给接收方，而不会落到其他人手中？此为密钥分发问题。如果截获的消息数量足够大，则可推算出所用的密钥，必须定期更换。

　　如果通信伙伴比较多，则需分发的密钥数量巨大。

　　非对称加密

　　在非对称加密技术中使用一对密钥：一个公钥和一个私钥。与 PKI 一同使用时，又称为公钥加密系统，简称 PKI 加密系统。通信伙伴（下图中的 Alice）拥有一个私钥和一个公钥。公钥对所有人公开。即，任何通信伙伴都可以获得该公钥。拥有公钥的通信伙伴可对发送给 Alice 的消息进行加密。即下图中的 Bob。

　　Alice 的私钥为她自己所有而不公开，用于对发送给她的密文进行解密。

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　　图片: 非对称加密

　　该系统与邮箱类似，所有人都可以向邮箱发送消息，但只有拥有密钥的人才能删除这些消息。

　　优势：使用公钥加密的消息，仅私钥拥有者才能进行解密。由于在解密时需要使用另一密钥（私钥），加密的消息数量庞大，很难推算出解密密钥。这意味着，公钥无需保持机密性，而这与对称密钥不同。

　　另一大优点在于，公钥的发布更为方便快捷。在非对称密钥系统中，接收方将公钥发送到发送方（消息加密方）时无需建立专用的安全通道。与对称加密过程相比，密钥管理工作量相对较少。

　　缺点：算法复杂（如，RSA，以三位数学家 Rivest、Shamir 和 Adleman 的名字的首字母命名），性能低于对称加密机制。

　　实际通信中的加密过程

　　在实际通信过程中（如，与 CPU Web 服务器通信和开发式用户安全通信），通常在相关的应用层之后使用 TLS 协议。例如，应用层采用的协议为 HTTP 或 SMTP，详细信息见前文所述。

　　例如，TLS (Transport Layer Security) 混合采用非对称加密和对称加密（混合加密）机制确保数据通过 Internet 进行安全传输，并支持以下子协议：

　　TLS Handshake Protocol，对通信伙伴进行身份验证，并在非对称加密的基础上对数据传输所需的算法和密钥进行协商

　　TLS Record Protocol 采用对称加密机制对用户数据加密以及进行数据交换。

　　无论是非对称加密还是对称加密，这两种数据安全加密机制在安全性方面没有明显差异。数据安全等级取决于设置的参数，如所选密钥的长度等等。

　　加密使用不当

　　通过位串，无法指定公钥的身份。欺瞒者可使用他们自己的公钥声明为其他人。如果第三方使用该公钥将其认作是指定的通信伙伴，则将导致机密信息被窃取。之后，欺瞒者再使用自己的密钥对这些本消息进行解密，这些消息本不应发送给他们。终，导致敏感信息泄露，落入他人之手。

　　为了有效预防此类错误的发生，该通信伙伴必须确信与正确的通信伙伴进行数据通信。此类信任关系是通过 PKI 中的数字证书建立的。

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