密钥交换与 DHKE

在密码学中，密钥建立（密钥交换、密钥协商）是一种让双方获得共享秘密以供后续密码学用途（通常是加密通信）的过程或协议。密钥建立技术可以采用密钥协商方案或密钥传输方案。

• 在密钥协商方案中，双方都参与共享秘密的协商。密钥协商方案的例子包括 Diffie-Hellman（DHKE）和椭圆曲线 Diffie-Hellman（ECDH）。
• 在密钥传输方案中，只有一方提供共享秘密，另一方从该方获得这个秘密。密钥传输方案通常通过公钥密码学实现。例如，在 RSA 密钥传输中，客户端使用服务器的公钥加密随机会话密钥并将其发送给服务器，服务器再使用自己的私钥解密。

按照设计，密钥交换方案能在双方之间安全地交换密码学密钥，使其他任何人都无法获得密钥副本。通常在加密会话开始时（例如 TLS 握手阶段），双方会先协商会话期间使用的加密密钥（共享秘密）。密钥交换方案是现代密码学中的重要主题，因为互联网上数百万台设备和服务器每天都会进行大量密钥交换。

每当笔记本电脑连接到 Wi-Fi 网络，或 Web 浏览器通过 https:// 协议打开网站时，都会执行密钥协商（密钥建立）方案。密钥协商可以基于匿名密钥交换协议（如 DHKE）、密码或预共享密钥（PSK）、数字证书，也可以组合使用多种要素。有些通信协议只建立一次共享密钥，而另一些协议则会随时间不断更换密钥。

认证密钥交换（AKE）是在密钥交换协议中交换会话密钥，同时也对参与方的身份进行认证（例如通过密码、公钥或数字证书）。例如，连接到受密码保护的 WiFi 网络时会使用认证密钥协商协议，多数情况下是密码认证密钥协商（PAKE）。连接到公共 WiFi 网络时，则会进行匿名密钥协商。

密钥交换/密钥协商算法

密钥交换和密钥建立有许多不同的密码学算法。有些使用公钥密码系统，有些使用简单的密钥交换方案（如 Diffie–Hellman 密钥交换）；有些涉及服务器认证，有些涉及客户端认证；还有些使用密码、数字证书或其他认证机制。

密钥交换方案的例子包括：Diffie–Hellman 密钥交换（DHKE）和椭圆曲线 Diffie–Hellman（ECDH）、RSA-OAEP 和 RSA-KEM（RSA 密钥传输）、PSK（预共享密钥）、SRP（安全远程密码协议）、FHMQV（完全哈希的 Menezes-Qu-Vanstone）、ECMQV（椭圆曲线 Menezes-Qu-Vanstone）和 CECPQ1（抗量子密钥协商）。

下面从经典的 Diffie–Hellman 密钥交换（DHKE）方案开始，它是最早的公钥协议之一。