加密算法

2020-12-29 本文已影响0人晚歌歌

概念

数据加密的基本过程就是对原来为明文的文件或数据按某种[算法进行处理，使其成为不可读的一段代码为“密文”，使其只能在输入相应的密钥之后才能显示出原容，通过这样的途径来达到保护数据不被非法人窃取、阅读的目的。该过程的逆过程为解密，即将该编码信息转化为其原来数据的过程。

在线加解密工具

https://www.sojson.com/encrypt.html

对称加密

对称加密算法即：加密和解密使用相同密钥的算法

DES

DES全称为Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法，明文按64位进行分组，密钥长64位，密钥事实上是56位参与DES运算（第8、16、24、32、40、48、56、64位是校验位，使得每个密钥都有奇数个1）分组后的明文组和56位的密钥按位替代或交换的方法形成密文组的加密方法。

3DES

3DES（或称为Triple DES）是三重数据加密算法（TDEA，Triple Data Encryption Algorithm）块密码的通称。它相当于是对每个数据块应用三次DES加密算法。
由于计算机运算能力的增强，原版DES密码的密钥长度变得容易被暴力破解；3DES即是设计用来提供一种相对简单的方法，即通过增加DES的密钥长度来避免类似的攻击，而不是设计一种全新的块密码算法。

3DES算法顾名思义，就是3重DES加密，通俗的讲就是将明文数据块进行了3次DES运算，安全强度比DES更高。此处仅以8字节明文数据进行举例说明。3DES算法将24字节密钥以8字节长度进行了分组，前八字节为KEY1，中间8字节为KEY2，最后8字节为KEY3。加密的时候，使用KEY1对明文数据块1进行DES加密得到C1，使用KEY2对C1进行DES解密得到C2，再用KEY3对C2进行DES加密得到C3。解密的流程与之相反，先用KEY3对C3进行DES解密得到M3，再用KEY2对M3进行DES加密得到M2，最后用KEY1对M2进行DES解密得到M1。

AES

AES全称为Advanced Encryption Standard高级加密标准，用来替代原先的DES，已成为对称密钥加密中最流行的算法之一，目前还未有有效的破解手段。
根据使用的密码长度，AES最常见的有3种方案，用以适应不同的场景要求，分别是AES-128、AES-192和AES-256
AES加密过程涉及到4种操作：字节替代（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns）和轮密钥加（AddRoundKey）。解密过程分别为对应的逆操作。由于每一步操作都是可逆的，按照相反的顺序进行解密即可恢复明文。加解密中每轮的密钥分别由初始密钥扩展得到

非对称加密

非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥（privatekey）
公钥与私钥是一对，如果用公钥对数据进行加密，只有用对应的私钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是：甲方生成一对密钥并将公钥公开，需要向甲方发送信息的其他角色(乙方)使用该密钥(甲方的公钥)对机密信息进行加密后再发送给甲方；甲方再用自己私钥对加密后的信息进行解密。甲方想要回复乙方时正好相反，使用乙方的公钥对数据进行加密，同理，乙方使用自己的私钥来进行解密。
另一方面，甲方可以使用自己的私钥对机密信息进行签名后再发送给乙方；乙方再用甲方的公钥对甲方发送回来的数据进行验签。
甲方只能用其私钥解密由其公钥加密后的任何信息。非对称加密算法的保密性比较好，它消除了最终用户交换密钥的需要。
非对称密码体制的特点：算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥但是由于其算法复杂，而使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快。对称密码体制中只有一种密钥，并且是非公开的，如果要解密就得让对方知道密钥。所以保证其安全性就是保证密钥的安全，而非对称密钥体制有两种密钥，其中一个是公开的，这样就可以不需要像对称密码那样传输对方的密钥了。这样安全性就大了很多。

RSA

RSA 非对称加密原理（小白也能看懂哦~）

RSA公开密钥密码体制的原理是：根据数论，寻求两个大素数比较简单，而将它们的乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥
正是基于这种理论，1978年出现了著名的RSA算法，它通常是先生成一对RSA密钥，其中之一是保密密钥，由用户保存；另一个为公开密钥，可对外公开，甚至可在网络服务器中注册。为提高保密强度，RSA密钥至少为500位长，一般推荐使用1024位。这就使加密的计算量很大。为减少计算量，在传送信息时，常采用传统加密方法与公开密钥加密方法相结合的方式，即信息采用改进的DES或IDEA对话密钥加密，然后使用RSA密钥加密对话密钥和信息摘要。对方收到信息后，用不同的密钥解密并可核对信息摘要

RSA加密、签名区别

加密和签名都是为了安全性考虑，加密是为了防止信息被泄露，而签名是为了防止信息被篡改。由于RSA算法相对于对称加密算来说效率较低，通常RSA算法用来加密小数据，如对称加密使用的key等。实际上应用更为广泛的是RSA算法用在签名操作上。
总结：公钥加密、私钥解密、私钥签名、公钥验签。

签名

对需要上送的报文[en_data]计算特征值[sign_block]，相关算法包括[md5、sha1、sha256、sha512等等]。
使用私钥[pri_key]对sign_block加密获得数字签名[sign]。
将sign与en_data打包发送给对方。

验签

解析收到的报文，拆分为sign 及 en_data。
对en_data计算特征值[sign_block]，相关算法包括[md5、sha1、sha256、sha512等等双方协商]。
使用公钥[pub_key]对sign解密，获得sign_block1。
比较sign_block 和 sign_block1，若匹配则验证成功，报文未被篡改。

单向加密

单向加密又称为不可逆加密算法，其密钥是由加密散列函数生成的

MD5

MD5信息摘要算法（英语：MD5 Message-Digest Algorithm），一种被广泛使用的密码散列函数，可以产生出一个128位（16字节）的散列值（hash value），用于确保信息传输完整一致。
该算法被证实存在弱点，可以被彩虹表加以破解，对于需要高度安全性的数据，专家一般建议改用其他算法，如SHA-2。证实MD5算法无法防止碰撞（collision），因此不适用于安全性认证，如SSL公开密钥认证或是数字签名等用途

SHA256

SHA256是安全散列算法SHA（Secure Hash Algorithm）系列算法之一，其摘要长度为256bits，即32个字节，故称SHA256。是安全的算法
SHA256是SHA-2下细分出的一种算法
SHA-2，名称来自于安全散列算法2（英语：Secure Hash Algorithm 2）的缩写，一种密码散列函数算法标准，由美国国家安全局研发，属于SHA算法之一，是SHA-1的后继者。
SHA-2下又可再分为六个不同的算法标准
包括了：SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA-512/256。
这些变体除了生成摘要的长度、循环运行的次数等一些微小差异外，算法的基本结构是一致的。