加密解密基础

1. 加密方法可以分为两大类。一类是单钥加密(private key cryptography),还有一类叫做双钥加密(public key cryptography)。前者的加密和解密过程都用同一套密码,后者的加密和解密过程用的是两套密码。

历史上,人类传统的加密方法都是前一种,比如二战期间德军用的Enigma电报密码。莫尔斯电码也可以看作是一种私钥加密方法。


2. 在单钥加密的情况下,密钥只有一把,所以密钥的保存变得很重要。一旦密钥泄漏,密码也就被破解。


3. 在双钥加密的情况下,密钥有两把,一把是公开的公钥,还有一把是不公开的私钥。

双钥加密的原理如下:

a) 公钥和私钥是一一对应的关系,有一把公钥就必然有一把与之对应的、独一无二的私钥,反之亦成立。

b) 所有的(公钥, 私钥)对都是不同的。

c) 用公钥可以解开私钥加密的信息,反之亦成立。

d) 同时生成公钥和私钥应该相对比较容易,但是从公钥推算出私钥,应该是很困难或者是不可能的。


4. 目前,通用的单钥加密算法为DES(Data Encryption Standard),通用的双钥加密算法为RSA( Rivest-Shamir-Adleman),都产生于上个世纪70年代。


5. 在双钥体系中,公钥用来加密信息,私钥用来数字签名。


6. 因为任何人都可以生成自己的(公钥,私钥)对,所以为了防止有人散布伪造的公钥骗取信任,就需要一个可靠的第三方机构来生成经过认证的(公钥,私钥)对。目前,世界上最主要的数字服务认证商是位于美国加州的Verisign公司,它的主要业务就是分发RSA数字证书。



总结

加密技术通常分为两大类:"对称式"和"非对称式"。


对称性加密算法:对称式加密就是加密和解密使用同一个密钥。信息接收双方都需事先知道密匙和加解密算法且其密匙是相同的,之后便是对数据进行加解密了。对称加密算法用来对敏感数据等信息进行加密。


非对称算法:非对称式加密就是加密和解密所使用的不是同一个密钥,通常有两个密钥,称为"公钥"和"私钥",它们两个必需配对使用,否则不能打开加密文件。发送双方A,B事先均生成一堆密匙,然后A将自己的公有密匙发送给B,B将自己的公有密匙发送给A,如果A要给B发送消 息,则先需要用B的公有密匙进行消息加密,然后发送给B端,此时B端再用自己的私有密匙进行消息解密,B向A发送消息时为同样的道理。


散列算法:散列算法,又称哈希函数,是一种单向加密算法。在信息安全技术中,经常需要验证消息的完整性,散列(Hash)函数提供了这一服务,它对不同长度的输入消息,产生固定长度的输出。这个固定长度的输出称为原输入消息的"散列"或"消息摘要"(Message digest)。散列算法不算加密算法,因为其结果是不可逆的,既然是不可逆的,那么当然不是用来加密的,而是签名。


对称性加密算法有:AES、DES、3DES

用途:对称加密算法用来对敏感数据等信息进行加密

DES(Data Encryption Standard):数据加密标准,速度较快,适用于加密大量数据的场合。

3DES(Triple DES):是基于DES,对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密,强度更高。

AES(Advanced Encryption Standard):高级加密标准,是下一代的加密算法标准,速度快,安全级别高;AES是一个使用128为分组块的分组加密算法,分组块和128、192或256位的密钥一起作为输入,对4×4的字节数组上进行操作。众所周之AES是种十分高效的算法,尤其在8位架构中,这源于它面向字节的设计。AES 适用于8位的小型单片机或者普通的32位微处理器,并且适合用专门的硬件实现,硬件实现能够使其吞吐量(每秒可以到达的加密/解密bit数)达到十亿量级。同样,其也适用于RFID系统。


非对称性算法有:RSA、DSA、ECC

RSA:由 RSA 公司发明,是一个支持变长密钥的公共密钥算法,需要加密的文件块的长度也是可变的。RSA在国外早已进入实用阶段,已研制出多种高速的RSA的专用芯片。

DSA(Digital Signature Algorithm):数字签名算法,是一种标准的 DSS(数字签名标准),严格来说不算加密算法。

ECC(Elliptic Curves Cryptography):椭圆曲线密码编码学。ECC和RSA相比,具有多方面的绝对优势,主要有:抗攻击性强。相同的密钥长度,其抗攻击性要强很多倍。计算量小,处理速度快。ECC总的速度比RSA、DSA要快得多。存储空间占用小。ECC的密钥尺寸和系统参数与RSA、DSA相比要小得多,意味着它所占的存贮空间要小得多。这对于加密算法在IC卡上的应用具有特别重要的意义。带宽要求低。当对长消息进行加解密时,三类密码系统有相同的带宽要求,但应用于短消息时ECC带宽要求却低得多。带宽要求低使ECC在无线网络领域具有广泛的应用前景。


散列算法(签名算法)有:MD5、SHA1、HMAC

用途:主要用于验证,防止信息被修。具体用途如:文件校验、数字签名、鉴权协议

MD5:MD5是一种不可逆的加密算法,目前是最牢靠的加密算法之一,尚没有能够逆运算的程序被开发出来,它对应任何字符串都可以加密成一段唯一的固定长度的代码。

SHA1:是由NISTNSA设计为同DSA一起使用的,它对长度小于264的输入,产生长度为160bit的散列值,因此抗穷举(brute-force)性更好。SHA-1设计时基于和MD4相同原理,并且模仿了该算法。SHA-1是由美国标准技术局(NIST)颁布的国家标准,是一种应用最为广泛的Hash函数算法,也是目前最先进的加密技术,被政府部门和私营业主用来处理敏感的信息。而SHA-1基于MD5,MD5又基于MD4。

HMAC:是密钥相关的哈希运算消息认证码(Hash-based Message Authentication Code),HMAC运算利用哈希算法,以一个密钥和一个消息为输入,生成一个消息摘要作为输出。也就是说HMAC是需要一个密钥的。所以,HMAC_SHA1也是需要一个密钥的,而SHA1不需要。


 


一点历史

1976年以前,所有的加密方法都是同一种模式:

(1)甲方选择某一种加密规则,对信息进行加密;

(2)乙方使用同一种规则,对信息进行解密。

由于加密和解密使用同样规则(简称"密钥"),这被称为"对称加密算法"(Symmetric-key algorithm)。

这种加密模式有一个最大弱点:甲方必须把加密规则告诉乙方,否则无法解密。保存和传递密钥,就成了最头疼的问题。


1976年,两位美国计算机学家Whitfield Diffie 和 Martin Hellman,提出了一种崭新构思,可以在不直接传递密钥的情况下,完成解密。这被称为"Diffie-Hellman密钥交换算法"。这个算法启发了其他科学家。人们认识到,加密和解密可以使用不同的规则,只要这两种规则之间存在某种对应关系即可,这样就避免了直接传递密钥。


这种新的加密模式被称为"非对称加密算法"。

(1)乙方生成两把密钥(公钥和私钥)。公钥是公开的,任何人都可以获得,私钥则是保密的。

(2)甲方获取乙方的公钥,然后用它对信息加密。

(3)乙方得到加密后的信息,用私钥解密。


如果公钥加密的信息只有私钥解得开,那么只要私钥不泄漏,通信就是安全的。


1977年,三位数学家Rivest、Shamir 和 Adleman 设计了一种算法,可以实现非对称加密。这种算法用他们三个人的名字命名,叫做RSA算法。从那时直到现在,RSA算法一直是最广为使用的"非对称加密算法"。毫不夸张地说,只要有计算机网络的地方,就有RSA算法。

这种算法非常可靠,密钥越长,它就越难破解。根据已经披露的文献,目前被破解的最长RSA密钥是768个二进制位。也就是说,长度超过768位的密钥,还无法破解(至少没人公开宣布)。因此可以认为,1024位的RSA密钥基本安全,2048位的密钥极其安全。



来源

http://www.ruanyifeng.com/blog/2013/06/rsa_algorithm_part_one.html

http://www.ruanyifeng.com/blog/2006/12/notes_on_cryptography.html

https://www.cnblogs.com/sochishun/p/7028056.html

修改时间 2018-06-10

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