一、前言
加密技術是一門古老而深奧的學科，長期以來，都應用在很小的範圍，如軍事、外交、情報等部門。
公元前405年，斯巴達的將領就使用了原始的錯亂密碼；公元1世紀，羅馬皇帝凱撒就使用了有序的單表代替密碼。中國古代出現的“符”，也是一種數據加密的方法。
20世紀初，電子通訊技術的發展，尤其是兩次世界大戰中，密碼通訊和第三方解密的較量更爲激烈。
但計算機技術的出現，互聯網技術的迅猛發展，到今天，有成千上萬的組織和個人需要保護自己的隱私數據，需要保護相互通訊中的數據安全，這就爲數據加密解密提供了用武之地。
那什麼是加密和解密呢？簡單來說：
加密，即採用一些方式對數據進行處理後，使數據從表面上看，已經不能表達出原有的意思。
解密，就是對加密過的數據採用某些方法，去還原原有數據面貌，從而瞭解所包含信息的真實意圖。
二、名詞解釋
明文：待加密的報文
密文：加密後的報文
密鑰：加密過程中或解密過程中輸入的數據
算法：將明文和密鑰相結合進行處理，生成密文的方法，叫加密算法；或將密文和密鑰相結合進行處理，生成明文的方法，叫解密算法。
三、加密技術分類
（一）單向加密
將數據進行計算變成另一種固定長度的值，而且這種行爲不可逆。
這種加密算法具備幾個特點：
定長輸出，碰撞機率極低
相同消息反覆加密獲得同樣的密文
雪崩效應，即使微小的單個字節的變化，也能引起加密結果的巨大變化
密文不可逆，即從密文不可以推出原明文。
常用算法
MD5、SHA1、、SHA256、SHA384、SHA512
（二）對稱加密技術
使用同一個密鑰，對數據鏡像加密和解密，這種加密技術，稱爲對稱加密。
常用算法：
DES，3DES，IDEA，AES
優點
算法公開、計算量小、加密速度快、加密效率高
缺點
不同通訊雙方使用不同密鑰，導致密鑰過多，難以管理
通訊雙方密鑰交換，無法保證安全
無法驗證發送者和接受者身份
數據完整性無法保證
（三）非對稱加密技術
Public-key cryptography，即公開密鑰加密，又稱非對稱加密。在這個加密過程中，需要一對密鑰，不公開的密鑰稱爲私鑰，公開的那一個密鑰稱爲公鑰。
常用算法：
RSA，DSA，EIGamal
優點
密鑰數目較少。
從一對密鑰中的任何一個密鑰都不能計算出另一個密鑰。
使用一對密鑰中的任何一個加密，只有另一個密鑰才能解密。如果截獲公鑰加密數據，沒有私鑰也無法解密。
缺點
算法複雜，加密解密速度要慢
密鑰交換也不是非常安全
應用場景
1、A和B之間通信，首先互相發送各自的公鑰給對方
2、A發數據給B，A將用B的 公鑰加密 數據後發送給B
3、B收到這個數據後，B使用自己的私鑰來解密數據。其他人截獲了A發出的數據也沒有用，他沒有私鑰。
注：如果2、3步驟中，A發給B的用B公鑰加密的數據被C掉包，即使A的數據中，有自己數據的指紋信息，但是由於B的公鑰是公開的，任何人都能獲取B的公鑰，C就可以做一個一樣格式的數據包給B。B無法驗證這就是A發過來的。
4、如果A用自己的 私鑰加密 數據後，發送給B
5、B使用A的公鑰解密數據成功，就能證明這段數據數據確實是A是發送者。
身份認證：
以上步驟4、5中使用私鑰加密後發佈數據，數據的接受者可以使用發佈者的公鑰來驗證數據的完整性，接受者由此可知這條信息確實來自私鑰擁有者，這也被稱爲數字簽名。解決了數據的不可否認性。
四、安全網絡通信模型
從以上的介紹中可以看出，各種加密算法都有其特點和適用性：
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使用非對稱加密，發送者A使用私鑰加密，接受者B能夠驗證數據的發送者A是誰，由於所有人都能使用發佈者A公鑰解密，這種方法只能適合發佈公開的信息。
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接受者B的公鑰是公開的，用它加密數據後發給B，有可能被截獲掉包。
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非對稱加密算法，加密速度很慢，強度高。對稱加密算法，速度快，但是密鑰交換是個問題。
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單向加密不可逆，接收者無法還原到明文。
那麼，就需要一種通信模型能夠揚長避短，解決通信安全的問題，於是便有了下面的模型：
通信工作流程
1、發送者A準備好信息明文。
2、發送者A對信息進行哈希運算（單向加密算法），得到一個信息摘要。
3、發送者A使用自己的私鑰（SK）對信息摘要進行加密，即數字簽名，之後將其附件在發送的信息上。（實現不可否認性）
4、發送者A隨機生成一個對稱加密密鑰，並使用它對發送的信息包括摘要進行對稱加密，生成密文。
5、發送者A再使用接收方的公鑰（PK）對第4步使用的隨機對稱密鑰進行加密，之後將其附加至第4步生成的密文上，一併發給接收者B。
6、接收者B收到發送者A的密文後，首先使用自己的私鑰（SK）解密出對稱加密的密鑰。
7、接收者B使用對稱密鑰解密密文，得到附加摘要的信息明文。
8、接收者B使用發送者的公鑰（PK）解密摘要，獲得哈希值
9、接收者B使用同樣的哈希算法再次對信息明文計算，得到新的信息摘要，與解密後的摘要比對，如果一致，則說明收到的信息明文未被篡改。（保證數據完整性）
五、總結
以上的通信模型很好的解決了數據完整性、不可否認性，但這個模型的依賴的關鍵點是雙方公鑰。
這個模型中雙方公鑰來源無法驗證，而且在通訊前，如何獲得每個人的可信任的公鑰也成了整個系統的關鍵。
因此，需要一套系統，能夠解決以上存在的種種問題：身份認證、數據完整性、密鑰交換、操作的不可否認性，它就是PKI。