36. 加密與解密使用不同的金鑰，稱為公開金鑰演算法，或非對稱金鑰演算法，下列密碼演算法中，何者屬於此種加密演算法？
(A) RSA
(B) DES
(C) AES
(D) Blowfish

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統計： A(87), B(13), C(15), D(2), E(0) #3671722

詳解 (共 1 筆)

#7148880

這題的正確答案是 (A) RSA。

 

解析

 

題目詢問的是「加密與解密使用不同金鑰」的演算法，也就是 非對稱式加密 (Asymmetric Encryption) 或稱 公開金鑰加密 (Public Key Encryption)。

  • (A) RSA (Rivest–Shamir–Adleman)：

    • 類型： 非對稱式 (Asymmetric)。

    • 原理： 基於大數質因數分解的數學難題。

    • 特性： 擁有一把「公鑰 (Public Key)」和一把「私鑰 (Private Key)」。公鑰加密的資料，只有私鑰能解開；反之亦然。這正是題目描述的特性。

  • (B) DES (Data Encryption Standard)：

    • 類型： 對稱式 (Symmetric)。

    • 特性： 加密與解密使用同一把金鑰。雖然曾經是標準，但因金鑰長度過短（56 bits），現在已被認為不安全。

  • (C) AES (Advanced Encryption Standard)：

    • 類型： 對稱式 (Symmetric)。

    • 特性： 目前最廣泛使用的加密標準，用來取代 DES。加密解密使用同一把金鑰，速度快且安全性高。

  • (D) Blowfish：

    • 類型： 對稱式 (Symmetric)。

    • 特性： 由 Bruce Schneier 設計的區塊加密演算法，也是使用單一金鑰。

 

快速記憶表

 

演算法分類 特性 常見演算法 應用場景
非對稱式 (Asymmetric) 兩把鑰匙 (公鑰/私鑰) RSA, ECC, ElGamal 數位簽章、金鑰交換 (Key Exchange)、HTTPS 憑證
對稱式 (Symmetric) 一把鑰匙 (共用金鑰) AES, DES, 3DES, Blowfish, RC4 大量資料加密 (因為速度快)

 

沒錯，您的觀念很正確。在對稱式加密（Symmetric Encryption）的領域中，演算法主要分為兩大類：

  1. 區塊加密 (Block Cipher)：Blowfish、AES 屬於這一類。

  2. 串流加密 (Stream Cipher)：這是相對的另一種概念。

以下幫您整理這兩者的差異，以及為什麼現代加密常把兩者混在一起講。

 

1. 兩者的核心差異：運作邏輯

 

這兩種加密方式最大的差別在於**「處理資料的單位」**。

 

A. 區塊加密 (Block Cipher) - 如 Blowfish, AES

 

  • 運作方式：

    它不看單一個 bit，而是把資料切成固定大小的**「塊 (Block)」**（例如 Blowfish 是 64-bit 一塊，AES 是 128-bit 一塊）。

    演算法一次對這一個「塊」進行複雜的數學運算打亂。

  • 生活比喻：

    「裝箱貨運」。

    你要搬家（傳輸資料），必須把東西全部裝進標準尺寸的箱子裡（Block）。如果東西裝不滿一個箱子，你必須塞報紙或氣泡紙把它填滿（這叫做 Padding）。必須湊滿一箱才能封箱運送。

  • 缺點：

    需要處理「填補 (Padding)」的問題，且如果模式沒選好（如 ECB 模式），相同的明文塊會產出相同的密文塊，容易被看穿圖形。

 

B. 串流加密 (Stream Cipher) - 如 RC4, ChaCha20

 

  • 運作方式：

    它會產生一道無限長的隨機亂數流（Keystream），然後將明文一個 bit 接一個 bit（或 byte）與這道亂數流進行運算（通常是 XOR）。

  • 生活比喻：

    「流水線噴漆」。

    物品放在輸送帶上（資料流），噴漆槍（Keystream）源源不絕地噴出顏料。東西來一個就噴一個，不需要等湊滿一箱，隨時來隨時處理。

  • 優點：

    速度極快，不需要「填補 (Padding)」，非常適合即時通訊、串流影片（因為不用等湊齊一個 Block）。

 

2. 超級比一比：Block vs. Stream

 

特性 區塊加密 (Block Cipher) 串流加密 (Stream Cipher)
代表選手 AES, Blowfish, DES, 3DES ChaCha20, RC4 (已破解), Salsa20
處理單位 固定區塊 (64/128 bits) Bit 或 Byte (連續流動)
填補 (Padding) 需要 (若資料長度不夠) 不需要
程式實作 較複雜 (需考慮模式與填補) 較簡單 (速度通常較快)
抗錯誤性 一個 bit 壞掉可能導致整個區塊解不開 一個 bit 壞掉通常只影響該 bit
主要應用 檔案加密、硬碟加密、資料庫 網頁傳輸 (HTTPS)、手機通訊

 

3. 現實世界的「混合技」：為什麼現在很少聽到純串流加密？

 

您可能會好奇：「既然串流加密速度快又不用填補，為什麼大家還是在用 AES（區塊加密）？」

因為現代技術把 AES 變成了串流加密來用！

這就是所謂的 「加密模式 (Mode of Operation)」。

最現代化的標準做法是使用 AES 搭配 GCM 模式 或 CTR 模式。

  • AES-CTR (Counter Mode)：

    它不直接加密明文，而是用 AES 演算法去加密一個「計數器 (Counter)」，產生出一串亂數流，然後再跟明文做 XOR。

  • 結果：

    雖然骨子裡是 AES (Block Cipher)，但行為表現完全變成了 Stream Cipher（不需要 Padding、可平行運算、速度快）。

 

4. 總結您的疑問

 

  • Blowfish 是區塊加密嗎？

    是，它是傳統的區塊加密。

  • 相對還有什麼？

    相對的是「串流加密」。

  • 現代主流是誰？

    1. AES-GCM：這是目前最主流的選擇。它用 AES（區塊）的核心，跑出了串流的效果，同時兼具加密與驗證功能。

    2. ChaCha20：這是純種的「串流加密」現代霸主。Google 非常愛用（因為在沒有硬體加速的手機上，它比 AES 快）。

 

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