什麼是 Diffie Hellman 密鑰交換及其工作原理？

數據加密是將數據轉換為另一種形式的方法，只有擁有解密密鑰或密碼才能讀取數據的人才能訪問。 它是廣泛用於加密數據的最安全的方法之一。 加密的主要目的是保護存儲在計算機系統上的數字數據。 現代算法已經取代了過時的數據加密標準（DES），在 IT 系統的安全中發揮著至關重要的作用。

工業界普遍使用的一種算法是Diffie Hellman 密鑰交換。 它也稱為指數密鑰交換，是一種數字加密方法，可根據未傳輸的組件生成具有特定冪的數字的解密密鑰。

該算法提供機密性並推動關鍵的安全舉措，例如身份驗證和完整性。 這些表示消息驗證，消息內容沒有變化，並確保發送者不能拒絕發送消息。

什麼是 Diffie Hellman 密鑰交換？

Diffie Hellman 密鑰交換方法首先用於在不安全的通道上安全地開發和交換密鑰。 它在密碼學中樹立了一個里程碑，至今仍在需要加密的各種應用中使用。

讓我們通過以下示例了解機制，

您想與您不認識的盟國間諜進行交流。 沒有安全的渠道可以與他們交談。 未經加密發送的消息可以使任何不受歡迎的人閱讀內容。 如果對消息進行了加密，則沒有人能夠閱讀它。

使用Diffie Hallman 密鑰交換可以輕鬆處理此問題，這使得該方法獨一無二。 該算法規定在安全通道上安全地創建共享密鑰，甚至在對手跟踪的不安全通道上。

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Diffie Hellman 密鑰交換從何而來？

Whitfield Diffie 和密碼學家 Martin Hellman 共同創造了Diffie-Hellman 密鑰交換這一術語，為密碼學提供了一種完善的機制。 這項發明的靈感來自於科學家拉爾夫·默克爾（Ralph Merkle）的早期發展，他產生了一些需要一些計算資源才能解決的謎題。

Diffie-Hellman 密鑰交換使用了其中的一些想法，並使它們變得複雜，以便為公鑰加密創建安全的方法。

Diffie-Hellman 密鑰交換機制如何工作？

Diffie-Hellman 密鑰交換使用大量數字和大量計算來進行密碼學。 這可以通過下面的類比圖來理解。

假設兩個人正在決定名為 Alice 和 Bob 的顏料的顏色。 首先，他們同意開始的隨機顏色。 讓我們假設他們決定將黃色作為標準顏色。

每個人都選擇他的秘密顏色並且不透露他們的選擇。 假設 Alice 選擇紅色，而 Bob 選擇淺藍色。

下一步是將 Alice 和 Bob 的秘密顏色與雙方同意的黃色混合。

如圖所示，Alice 選擇橙色，而 Bob 選擇深藍色。

一旦他們完成混合，他們就會將結果發送給另一方。 Alice 得到深藍色，而Bob 得到橙色油漆。

一旦每個人收到混合結果，他們就會將他們的秘密顏色添加到其中。 愛麗絲採用深藍色並添加了秘密的紅色油漆，而鮑勃則將隱藏的深藍色添加到他收到的橙色中。 最後，他們發現自己收到了相同的顏色，這裡是棕色。 這種共享的顏色稱為共同秘密。

通過Diffie-Hellman 密鑰交換，雙方得到相同的結果，而無需通過通信通道發送共享密鑰。 如果某些對手窺視到交換，他們只能訪問標準的黃色，以及交換的混合顏色。

安全地實施Diffie-Hellman 密鑰交換將花費大量時間和計算資源讓攻擊者破解秘密。

Diffie-Hellman 密鑰交換的這種結構允許雙方通過不安全的連接進行通信，並且仍然可以提供可用於為未來通信製作加密密鑰的共享密鑰。 完整的共享密鑰永遠不會通過連接發送； 因此，攻擊者無法對其進行監控。 Alice 和 Bob 都執行相同的操作，但順序不同，但輸出相同。

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Diffie-Hellman 密鑰交換是如何實現的？

Diffie-Hellman 密鑰交換以多種方式實現。 它是其他幾種算法的基礎。 所有類型的算法都是以不同的目的實現的。 有些提供授權，而另一些則提供各種加密功能，例如完美的前向保密。

1. 橢圓曲線 Diffie-Hellman

橢圓曲線 Diffie-Hellman 遵循橢圓曲線的代數結構，以使實現以更小的密鑰大小實現類似的安全級別。 224 位橢圓曲線密鑰提供與 2048 位 RSA 密鑰相同的安全性，從而提高了交換效率，同時也降低了存儲要求。

2.TLS

TLS 是一種用於保護互聯網的協議，它以三種不同的方式使用 Diffie-Hellman 交換：匿名、靜態和臨時。

• 匿名 Diffie-Hellman密鑰交換- 此類別不使用任何身份驗證，因此容易受到攻擊。 因此，不優選使用或實施。
• 靜態 Diffie-Hellman密鑰交換– 靜態 Diffie-Hellman 使用證書來驗證服務器。 它不參與驗證客戶端，也不提供前向保密。
• 臨時 Diffie-Hellman密鑰交換– 這是最安全的實現，因為它允許完美的前向保密。 它與諸如 DSA 或 RSA 之類的算法相結合，以驗證連接中存在的一方或雙方。 Ephemeral Diffie-Hellman 為連接提供了完美的前向保密性，因為它每次運行協議時都使用不同的密鑰對。 因此，如果密鑰在任何情況下被洩露，它就無法解密所有過去的消息。

3. 埃爾加馬爾

ElGamal 是一種公鑰算法。 它不包含身份驗證，通常與其他機制結合使用。 ElGamal 主要用於 PGP、GNU Privacy Guard 和其他系統。 自 2000 年以來，ElGamal 的實施頻率並不高，因為它的競爭對手 RSA 在那之後就可以自由實施。

4. 站到站 (STS)

站對站 (STS) 協議是另一種關鍵協議協議，可防止中間人攻擊並完善前向保密。

它要求連接中的各方擁有一個密鑰對，用於對每一方進行身份驗證。

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結論

Diffie-Hellman 密鑰交換是一種創新方法，可幫助兩個未知方進行安全通信。 現代技術中引入了具有更大鍵的更新版本。 儘管如此，該協議仍然非常有效，它將在未來繼續保護高級攻擊。

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