公鑰密碼術 (PKC) 也稱為非對稱密碼術，是同時使用私鑰和公鑰的密碼學領域，而不是對稱密碼術中使用的單一金鑰。金鑰對的使用為 PKC 提供了一組獨特的特性和功能，可用於解決其他加密技術固有的問題。這種形式的密碼學已成為現代電腦安全的重要組成部分，也是不斷發展的加密貨幣生態系統的重要組成部分。

公鑰加密如何運作？

在 PKC 方案中，發送者使用公鑰來加密訊息，而接收者使用私鑰來解密訊息。由於兩個金鑰不同，因此可以安全地共享公鑰，而不會損害私鑰的安全性。每個非對稱金鑰對都是唯一的，確保使用公鑰加密的訊息只能由擁有相應私鑰的人讀取。

由於非對稱加密演算法產生數學上相關的密鑰對，因此它們的長度比對稱加密中使用的長度長得多。這種增加的長度（通常在 1,024 到 2,048 位元之間）使得從公用金鑰計算私鑰變得極為困難。當今最受歡迎的非對稱加密演算法之一是 RSA。在 RSA 方案中，金鑰是使用兩個數字（通常是兩個大質數）相乘獲得的模數產生的。換句話說，該模組產生兩個金鑰：一個可以共享的公共金鑰，另一個是私有的並且必須保密）。 RSA 演算法由 Rivest、Shamir 和 Adleman 於 1977 年首次描述（因此稱為 RSA），並且仍然是公鑰密碼系統的主要組成部分。

PKC作為加密工具

公鑰密碼學解決了對稱演算法中反覆出現的問題之一，即用於加密和解密的金鑰的通訊。透過不安全的連接發送此密鑰存在將其暴露給第三方的風險，第三方隨後可以讀取使用共享密鑰加密的任何訊息。儘管加密技術（例如 Diffie-Hellman-Merkle 金鑰交換協定）可以解決此問題，但它們仍然容易受到攻擊。另一方面，在公鑰加密中，用於加密的金鑰可以透過任何連接安全地共享。因此，非對稱演算法提供比對稱演算法更高層級的保護。

用於產生數位簽名

非對稱加密演算法的另一個應用是使用數位簽章的資料認證。基本上，數位簽名是使用訊息中的資料創建的哈希值。當此訊息發送時，接收者可以使用發送者的公鑰驗證簽名，以驗證訊息的來源並確保其未被篡改。在某些情況下，數位簽章和加密一起被應用，雜湊本身可能會作為訊息的一部分進行加密。然而，應該注意的是，並非所有數位簽章系統都使用加密技術。

限制

儘管 PKC 加密可用於提高電腦安全性並驗證訊息的完整性，但它也有一些限制。由於加密和解密涉及複雜的數學運算，非對稱演算法在被迫處理大量資料時可能會非常緩慢。這種類型的密碼學也很大程度上依賴私鑰將保持秘密的假設。如果私鑰被意外共享或暴露，則使用相應公鑰加密的所有訊息的安全性都將受到損害。用戶也有可能意外丟失私鑰，在這種情況下他們將無法存取加密資料。

公鑰密碼學的應用

許多現代電腦系統使用這種類型的密碼來保護敏感資訊。例如，可以使用公鑰加密技術對電子郵件訊息進行加密，以確保其內容的機密性。使網站安全連線成為可能的安全通訊端層 (SSL) 協定也使用非對稱加密技術。 PKC 系統甚至被探索作為創建安全電子投票環境的一種方法，該環境可能允許選民透過家用電腦參與選舉。

PKC技術在區塊鏈和加密貨幣技術中也佔有重要地位。設定新的加密貨幣錢包時，會產生金鑰對（公鑰和私鑰）。公共地址是使用公鑰產生的，可以安全地與第三方共用。另一方面，私鑰用於創建數位簽章和驗證交易，因此必須保密。一旦透過確認數位簽章中包含的雜湊值來驗證交易，該交易就可以添加到區塊鏈分類帳中。這個數位簽章驗證系統確保只有擁有與相應加密貨幣錢包關聯的私鑰的人才能釋放資金。應該注意的是，加密貨幣應用中使用的非對稱加密與電腦安全目的所使用的非對稱加密不同。例如，比特幣和以太坊使用稱為橢圓曲線數位簽章演算法（ECDSA）的專門加密來驗證交易。

從電腦安全到驗證加密貨幣交易，公鑰加密在保護現代數位系統方面發揮著重要作用。透過使用耦合的公鑰和私鑰，非對稱加密演算法解決了對稱密碼帶來的基本安全問題。儘管 PKC 加密已使用多年，但新的用途和應用程式仍在不斷開發，特別是在區塊鏈和加密貨幣領域。