我想为那些寻找更直观的东西的人提供一个补充解释。

这种困惑的很大一部分来自于命名“公钥”和“私钥”，因为这些东西的实际工作方式与“密钥”的理解方式直接不一致。

以加密为例。它可以被认为是这样工作的:

希望能够阅读秘密消息的各方都拥有一把密钥 隐藏(即私钥) 希望能够发送秘密消息的各方都有能力获得一个未解锁的锁(即一个公共锁) 然后发送秘密信息就像用一把没有上锁的锁一样简单，但之后只能用其中一把隐藏的钥匙来解锁。

这允许秘密消息在各方之间发送，但从直观的角度来看，“公共锁”是一个比“公钥”更合适的名称。

然而，对于发送数字签名，角色有点相反:

The party that wants to sign messages is the only one with access to the unlocked locks (i.e. a private lock) The parties that want to verify the signature all have the ability to obtain a key (i.e. a public key) Then what the signer does is create two identical messages: the one that anyone can read and one to accompany it, but which they lock with one of their private locks. Then when the receiver gets the message, they can read it, and then use the public key to unlock the locked message and compare the two messages. If the messages are the same, then they know that: The unlocked message wasn't tampered with during travel and, The message must have been from the person who has the matching lock to their public key. And finally, this entire system only works if anyone who wants to validate a signer's signature has an authoritative place to go to to get the matching key to the signer's locks. Otherwise, anyone can say "Hey, here's the key to so-and-so's private lock", send you a message pretending to be them but lock it with their private lock, you perform all the above steps and believe the message must actually be from the person you thought, but you're fooled because you were mislead as to the true owner of a public key.

只要有一个可信赖的来源来检索签名者的公钥，您就会知道公钥的合法所有者是谁，并能够验证他们的签名。

公钥加密，只有私钥可以解密，反之亦然。它们都加密为不同的哈希值，但每个密钥都可以解密对方的加密。

有几种不同的方法可以验证消息是否来自预期的发送方。例如:

发件人发送:

的消息 用他们的私钥加密的消息的哈希值

接收方:

用公钥解密签名(2)以获得一条消息，该消息应该与(1)相同，但我们还不知道。现在我们有两个消息，我们需要验证它们是否相同。为此，我们将用我们的公钥对它们进行加密，并比较两个哈希值。所以我们将.... 用公钥加密原始消息(1)以获得哈希值 加密解密的消息(3)以获得第二个散列，并与(4)进行比较以验证它们是否相同。

如果它们不相同，这意味着要么消息被篡改了，要么它是用其他密钥签名的，而不是我们认为的那个……

另一个例子是发送方使用接收方可能也知道使用的公共散列。例如:

发件人发送:

一个消息 获取消息的已知哈希值，然后使用私钥加密该哈希值

接收方:

解密(2)并获得一个哈希值 使用发送方使用的相同散列对消息(1)进行散列 比较两个散列以确保它们匹配

这再次确保消息没有被篡改，并且它来自预期的发送者。

键的作用是相反的:

公钥加密，私钥解密(加密):

openssl rsautl -encrypt -inkey public.pem -pubin -in message.txt -out message.ssl
openssl rsautl -decrypt -inkey private.pem       -in message.ssl -out message.txt

私钥加密，公钥解密(签名):

openssl rsautl -sign -inkey private.pem       -in message.txt -out message.ssl
openssl rsautl       -inkey public.pem -pubin -in message.ssl -out message.txt

下面是一个使用openssl测试整个流程的示例脚本。

#!/bin/sh
# Create message to be encrypted
echo "Creating message file"
echo "---------------------"
echo "My secret message" > message.txt
echo "done\n"

# Create asymmetric keypair
echo "Creating asymmetric key pair"
echo "----------------------------"
openssl genrsa -out private.pem 1024
openssl rsa -in private.pem -out public.pem -pubout
echo "done\n"

# Encrypt with public & decrypt with private
echo "Public key encrypts and private key decrypts"
echo "--------------------------------------------"
openssl rsautl -encrypt -inkey public.pem -pubin -in message.txt         -out message_enc_pub.ssl
openssl rsautl -decrypt -inkey private.pem       -in message_enc_pub.ssl -out message_pub.txt
xxd message_enc_pub.ssl # Print the binary contents of the encrypted message
cat message_pub.txt # Print the decrypted message
echo "done\n"

# Encrypt with private & decrypt with public
echo "Private key encrypts and public key decrypts"
echo "--------------------------------------------"
openssl rsautl -sign    -inkey private.pem -in message.txt          -out message_enc_priv.ssl
openssl rsautl -inkey public.pem -pubin    -in message_enc_priv.ssl -out message_priv.txt
xxd message_enc_priv.ssl
cat message_priv.txt
echo "done\n"

该脚本输出如下:

Creating message file
---------------------
done

Creating asymmetric key pair
----------------------------
Generating RSA private key, 1024 bit long modulus
...........++++++
....++++++
e is 65537 (0x10001)
writing RSA key
done

Public key encrypts and private key decrypts
--------------------------------------------
00000000: 31c0 f70d 7ed2 088d 9675 801c fb9b 4f95  1...~....u....O.
00000010: c936 8cd0 0cc4 9159 33c4 9625 d752 5b77  .6.....Y3..%.R[w
00000020: 5bfc 988d 19fe d790 b633 191f 50cf 1bf7  [........3..P...
00000030: 34c0 7788 efa2 4967 848f 99e2 a442 91b9  4.w...Ig.....B..
00000040: 5fc7 6c79 40ea d0bc 6cd4 3c9a 488e 9913  _.ly@...l.<.H...
00000050: 387f f7d6 b8e6 5eba 0771 371c c4f0 8c7f  8.....^..q7.....
00000060: 8c87 39a9 0c4c 22ab 13ed c117 c718 92e6  ..9..L".........
00000070: 3d5b 8534 7187 cc2d 2f94 0743 1fcb d890  =[.4q..-/..C....
My secret message
done

Private key encrypts and public key decrypts
--------------------------------------------
00000000: 6955 cdd0 66e4 3696 76e1 a328 ac67 4ca3  iU..f.6.v..(.gL.
00000010: d6bb 5896 b6fe 68f1 55f1 437a 831c fee9  ..X...h.U.Cz....
00000020: 133a a7e9 005b 3fc5 88f7 5210 cdbb 2cba  .:...[?...R...,.
00000030: 29f1 d52d 3131 a88b 78e5 333e 90cf 3531  )..-11..x.3>..51
00000040: 08c3 3df8 b76e 41f2 a84a c7fb 0c5b c3b2  ..=..nA..J...[..
00000050: 9d3b ed4a b6ad 89bc 9ebc 9154 da48 6f2d  .;.J.......T.Ho-
00000060: 5d8e b686 635f b6a4 8774 a621 5558 7172  ]...c_...t.!UXqr
00000070: fbd3 0c35 df0f 6a16 aa84 f5da 5d5e 5336  ...5..j.....]^S6
My secret message
done

您对“公钥加密，私钥解密”的理解是正确的…用于数据/消息加密。对于数字签名，情况正好相反。使用数字签名，您将试图证明由您签署的文件来自您。要做到这一点，您需要使用只有您拥有的东西:您的私钥。

简单来说，数字签名是数据(文件、消息等)的哈希值(SHA1、MD5等)，随后使用签名者的私钥进行加密。因为这是只有签名者拥有(或应该拥有)的东西，所以这就是信任的来源。每个人都有(或应该有)访问签名者的公钥的权限。

为了验证数字签名，接收者

计算相同数据(文件、消息等)的哈希值， 使用发送方的公钥解密数字签名 比较两个哈希值。

如果匹配，则认为签名有效。如果它们不匹配，则意味着使用了不同的密钥对其进行签名，或者数据已被更改(有意或无意)。

我想为那些寻找更直观的东西的人提供一个补充解释。

这种困惑的很大一部分来自于命名“公钥”和“私钥”，因为这些东西的实际工作方式与“密钥”的理解方式直接不一致。

以加密为例。它可以被认为是这样工作的:

希望能够阅读秘密消息的各方都拥有一把密钥 隐藏(即私钥) 希望能够发送秘密消息的各方都有能力获得一个未解锁的锁(即一个公共锁) 然后发送秘密信息就像用一把没有上锁的锁一样简单，但之后只能用其中一把隐藏的钥匙来解锁。

这允许秘密消息在各方之间发送，但从直观的角度来看，“公共锁”是一个比“公钥”更合适的名称。

然而，对于发送数字签名，角色有点相反:

The party that wants to sign messages is the only one with access to the unlocked locks (i.e. a private lock) The parties that want to verify the signature all have the ability to obtain a key (i.e. a public key) Then what the signer does is create two identical messages: the one that anyone can read and one to accompany it, but which they lock with one of their private locks. Then when the receiver gets the message, they can read it, and then use the public key to unlock the locked message and compare the two messages. If the messages are the same, then they know that: The unlocked message wasn't tampered with during travel and, The message must have been from the person who has the matching lock to their public key. And finally, this entire system only works if anyone who wants to validate a signer's signature has an authoritative place to go to to get the matching key to the signer's locks. Otherwise, anyone can say "Hey, here's the key to so-and-so's private lock", send you a message pretending to be them but lock it with their private lock, you perform all the above steps and believe the message must actually be from the person you thought, but you're fooled because you were mislead as to the true owner of a public key.

只要有一个可信赖的来源来检索签名者的公钥，您就会知道公钥的合法所有者是谁，并能够验证他们的签名。

如果我必须根据我的理解重新措辞你的问题，你的问题如下:

如果公钥密码学确保可以从私钥派生出公钥，但不能从公钥派生出私钥，那么您可能想知道，公钥如何解密用私钥签名的消息，而发送方不会将签名消息中的私钥暴露给接收方?(反复阅读几次，直到理解为止)

其他答案已经解释了不对称密码学意味着你可以:

用公钥加密，用匹配的私钥解密(伪代码如下)

var msg = 'secret message';

var encryptedMessage = encrypt(pub_key, msg);

var decryptedMessage = decrypt(priv_key, encryptedMessage);

print(msg == decryptedMessage == 'secret message'); // True

使用私钥加密，使用匹配的公钥解密(伪代码如下)

var msg = 'secret message';

var encryptedMessage = encrypt(priv_key, msg);

var decryptedMessage = decrypt(pub_key, encryptedMessage); // HOW DOES THIS WORK???

print(msg == decryptedMessage == 'secret message'); // True

我们知道例子#1和#2都可行。例1有直观的意义，而例2回避了最初的问题。

事实证明，椭圆曲线密码学(也称为“椭圆曲线乘法”)是原始问题的答案。椭圆曲线密码学是一种数学关系，使下列条件成为可能:

公钥可以用数学方法从私钥生成 私钥不能以数学方式从公钥(即公钥)生成。“地板门函数”) 私钥可以通过公钥验证

对大多数人来说，条件1和2是有意义的，但条件3呢?

你有两个选择:

你可以钻进兔子洞，花几个小时学习椭圆曲线密码学是如何工作的(这是一个很好的起点)……还是…… 你可以接受上面的性质——就像你接受牛顿的3个运动定律一样，而不需要自己推导它们。

总之，使用椭圆曲线密码术创建了一个公共/私有密钥对，从本质上讲，它创建了一个在两个方向上都有数学链接的公共和私有密钥，但不是在两个方向上都有数学推导。这使得您可以使用某人的公钥来验证他们是否签署了特定的消息，而不会向您暴露他们的私钥。