DH 密钥交换算法

DH算法

DH 算法(Diffie-Hellman) 是一种密钥交换协议,它可以让双方在不泄漏密钥的情况下协商出一个密钥来。

DH算法基于数学原理,比如小明和小红想要协商一个密钥,可以这么做:

小明先选一个素数和一个底数,例如,素数p=23,底数g=5(底数可以任选),再选择一个秘密整数a=6,计算A=g^a mod p=8,告诉小红:p=23,g=5,A=8;

小红收到小明发来的p,g,A后,也选一个秘密整数b=15,然后计算B=g^b mod p=19,告诉小明:B=19;

小明自己计算出s=B^a mod p=2,小红也自己计算出s=A^b mod p=2,因此,最终协商的密钥s为2。

在这个过程中,密钥2并不是小明告诉小红的,也不是小红告诉小明的,而是双方协商计算出来的。第三方只能知道p=23,g=5,A=8,B=19,由于不知道双方选的秘密整数a=6和b=15,因此无法计算出密钥2。

简化的原理:私钥是 x, y,公钥是 g^{x*y}(mod p)

DH 算法是一个不安全的秘钥共享网络协议,无法避免中间人攻击。

用 nodejs crypto 模块,实现DH算法如下:

const crypto = require('crypto');
// xiaoming's keys:
var ming = crypto.createDiffieHellman(512);
var ming_keys = ming.generateKeys();
var prime = ming.getPrime();
var generator = ming.getGenerator();
console.log('Prime: ' + prime.toString('hex'));
console.log('Generator: ' + generator.toString('hex'));
// xiaohong's keys:
var hong = crypto.createDiffieHellman(prime, generator);
var hong_keys = hong.generateKeys();
// exchange and generate secret:
var ming_secret = ming.computeSecret(hong_keys);
var hong_secret = hong.computeSecret(ming_keys);
// print secret:
console.log('Secret of Xiao Ming: ' + ming_secret.toString('hex'));
console.log('Secret of Xiao Hong: ' + hong_secret.toString('hex'));

运行后,可以得到如下输出:

$ node dh.js 
Prime: a8224c...deead3
Generator: 02
Secret of Xiao Ming: 695308...d519be
Secret of Xiao Hong: 695308...d519be

注意每次输出都不一样,因为素数的选择是随机的。

参考链接

https://www.liaoxuefeng.com/wiki/1022910821149312/1023025778520640

https://www.zhihu.com/question/274142856

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