彻底搞懂公钥、私钥、数字签名和数字证书

看完《数字签名是什么？》的文章后，还是有点稀里糊涂的不懂。有了很多疑问：

• 公钥和私钥怎么又可以加密又可以解密？
• 公钥是公开的，那么每个人都可以拿到，还有什么安全性可言呢？
• …

于是自己再去各个网站看资料思考，总算是自己弄懂了其中的关系和用处。在这里我写下自己对公钥、私钥以及数字签名的了解。

（建议先看阮一峰老师的文章，看不懂再来看这篇，因为那篇文章里面有很多细节没有提到，而这篇讲的比较详细）

要懂公钥、私钥和数字签名是什么，首先就要先懂公钥和私钥的原则（重要）：

• 公钥和私钥可以看做都是可以加密、解密的。公钥和秘钥对应。
• 只有自己持有的，不公开的是私钥；大家都可以拿到的，公开的是公钥
• 一个秘钥加密，那么只有对应的秘钥才能解密。比如公钥A加密，私钥A解密；私钥B加密，公钥B解密
• 如果可以用某个秘钥解密，那么必然是其对应的秘钥加密的。比如一个数据可以用公钥A解密，那么可以推导出该数据一定是用私钥A加密的；一个数据可以用私钥B解密，那么该数据一定是用公钥B加密的

所以通过以上原则，我们还要区分“加密”和“认证”的区别：

像原则的第3点，可以通过秘钥来进行“加密”，保护数据的私密性。

原则的第4点，通过成功的秘钥解密，可以认证发送加密数据的身份。

好了，开始说流程了，为了便于区分和理解，人物用中文名。为了容易理解，这里对秘钥也进行了ABC等的命名

张三和翠花在异地，他们之间通过信来交流

张三有一个私钥A，翠花有公钥A（当然公钥A其他人也可以获得）

翠花给张三写信，然后用公钥A加密了，张三收到信后用私钥A把信中加密的信息解密了出来（这时保证了数据的加密，因为只有张三有私钥A，只有私钥A能解密。但是注意，张三不能辨别该信是否是翠花发出的，因为该信用公钥A加密的，而公钥A谁都可以获得）

张三给翠花回信，他决定用“数字签名”的方法：对信件内容进行某种处理（例如Hash函数），生成信件的摘要（digest），然后用私钥A给摘要加密，附在信中一起送出。

翠花收到信后，为了判断是否是张三发出的，她用公钥A解密，得到摘要，然后对信中的内容进行和张三相同的处理（Hash函数）后和解密出来的摘要对比，就可以知道信中的信息是否完整，并且知道这封信是由张三发出的。

这时候隔壁老王出现了，老王用自己的公钥B偷偷替换了翠花电脑里面的公钥A，而翠花却不知道自己的公钥A被人替换。

当老王用自己的私钥B写信并且做成“数字签名”并加密发送给翠花。翠花收到信后用了自己以为是公钥A的秘钥（实际上是老王的公钥B来解密信件，之后翠花对比摘要会发现内容相同，但是自己却不知道该信件是由老王发出的。因为翠花以为自己用的是公钥A来解密信件。能用公钥A解密出的信件只有手持私钥A的张三才能加密，所以翠花理所应当地认为这封信就是张三发出的。

这时候怎么办？自己手持的公钥不安全，很容易遭到替换。而“证书中心”（CA）就是来解决这个问题的。张三先是去“证书中心”为自己的公钥做了认证，然后“证书中心”用自己的私钥C对张三的公钥A以及张三个其他相关信息进行加密，生成“数字证书”。

以后张三每次发送信件给翠花，照例在信件中对信息进行处理（Hash函数）形成摘要，然后用私钥A进行加密做成“数字签名”，以及增加了在信中附上“证书中心”的“数字证书”（现在信件中有：信件的信息、数字签名、数字证书），翠花收到后便用“证书中心”的公钥C解密，里面就有张三的真实公钥A以及其他相关信息。这个时候翠花就可以用这个真实的公钥A去解密信件中的“数字签名”，然后进行内容比对，从而判断出信件信息的完整性以及发信件的人是张三。

在以“证书中心”的公钥C不会被替换的保证前提下，翠花收到的信件如果能用公钥C打开核实里面的信息，那么里面存放的公钥就一定是真实可靠的。这样就不会出现公钥被调换的情况。“证书中心”的数字证书的作用就是传递公钥，保证公钥的真实性。

以上流程都是我个人的思考和理解，如有错误欢迎指出来，感谢！