Java基础教程（129）加密与安全之密钥交换算法：密钥交换的“Java密码交响曲”，从DH到ECDH的深度解密与实践

深度分析Java加密与安全之密钥交换算法

在构建安全的网络应用时，我们常常关注如何对数据进行加密（如使用AES），但一个更根本的问题是：通信双方如何在不安全的信道上，秘密地协商出同一把加密密钥？ 这就是密钥交换算法要解决的核心难题。Java加密体系（JCA/JCE）为我们提供了强大的工具来实现这一目标。

一、核心算法原理：跨越公开渠道的“秘密握手”

1. Diffie-Hellman (DH)：开山鼻祖
   DH算法基于离散对数问题的数学难题。其精妙之处在于，双方无需传输密钥本身，而是通过交换一些公开的参数，各自独立地计算出一个相同的共享秘密（Shared Secret）。即便攻击者截获了所有公开交换的数据，也无法计算出这个秘密。

• • 工作流程：Alice和Bob同意使用一个大素数 p 和一个基数 g。然后各自生成一个私钥（a, b），并计算自己的公钥（g^a mod p, g^b mod p）。交换公钥后，Alice用Bob的公钥和自己的私钥计算 (g^b)^a mod p，Bob亦然 (g^a)^b mod p。根据模幂运算定律，两者结果相等，即为共享密钥 g^(a*b) mod p。

1. Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH)：现代之选
   ECDH是DH算法在椭圆曲线密码学上的应用。它使用椭圆曲线上的点乘运算来代替模幂运算。

• • 优势：要达到相同的安全强度，ECDH所需的密钥长度远小于DH（例如，256位的ECC密钥相当于3072位的RSA/DH密钥）。这意味着计算更快、带宽占用更少、性能更高，尤其适合移动设备