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常用加密算法探尋

Yu_Huang / 1939人閱讀

摘要：在開發(fā)過程中，常常用到各種加密方法和算法，本文總結(jié)了幾種常用加密方法的原理。非對(duì)稱加密原理非對(duì)稱加密算法需要兩個(gè)密鑰公開密鑰和私有密鑰。

在開發(fā)過程中，常常用到各種加密方法和算法，本文總結(jié)了幾種常用加密方法的原理。

對(duì)稱加密

原理：

加密和解密數(shù)據(jù)使用同一個(gè)密鑰，適合對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密

安全性：

關(guān)鍵是密鑰的保存方式，加密或是解密的任何一方泄漏密鑰，都會(huì)導(dǎo)致信息泄漏

代表算法：

DES、3DES、Blowfish、IDEA、RC4、RC5、RC6、AES等

對(duì)稱密碼常用的數(shù)學(xué)運(yùn)算： 
移位和循環(huán)移位


　　移位就是將一段數(shù)碼按照規(guī)定的位數(shù)整體性地左移或右移。循環(huán)右移就是當(dāng)右移時(shí)，把數(shù)碼的最后的位移到數(shù)碼的最前頭，循環(huán)左移正相反。例如，對(duì)十進(jìn)制數(shù)碼12345678循環(huán)右移1位（十進(jìn)制位）的結(jié)果為81234567，而循環(huán)左移1位的結(jié)果則為23456781。


置換


　　就是將數(shù)碼中的某一位的值根據(jù)置換表的規(guī)定，用另一位代替。它不像移位操作那樣整齊有序，看上去雜亂無章。這正是加密所需,被經(jīng)常應(yīng)用。


擴(kuò)展


　　就是將一段數(shù)碼擴(kuò)展成比原來位數(shù)更長的數(shù)碼。擴(kuò)展方法有多種,例如,可以用置換的方法，以擴(kuò)展置換表來規(guī)定擴(kuò)展后的數(shù)碼每一位的替代值。


壓縮


　　就是將一段數(shù)碼壓縮成比原來位數(shù)更短的數(shù)碼。壓縮方法有多種，例如，也可以用置換的方法，以表來規(guī)定壓縮后的數(shù)碼每一位的替代值。


異或


　　這是一種二進(jìn)制布爾代數(shù)運(yùn)算。異或的數(shù)學(xué)符號(hào)為⊕ ，它的運(yùn)算法則如下：  
1⊕1 = 0  
0⊕0 = 0  
1⊕0 = 1  
0⊕1 = 1  
　　也可以簡單地理解為，參與異或運(yùn)算的兩數(shù)位如相等，則結(jié)果為0，不等則為1。


迭代


　　迭代就是多次重復(fù)相同的運(yùn)算，這在密碼算法中經(jīng)常使用，以使得形成的密文更加難以破解。
非對(duì)稱加密

原理：

非對(duì)稱加密算法需要兩個(gè)密鑰：公開密鑰（publickey）和私有密鑰（privatekey）。公開密鑰與私有密鑰是一對(duì)，如果用公開密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，只有用對(duì)應(yīng)的私有密鑰才能解密；如果用私有密鑰對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，那么只有用對(duì)應(yīng)的公開密鑰才能解密

安全性：

公鑰可以被任何人知道，但是私鑰被泄漏就會(huì)導(dǎo)致信息泄漏

應(yīng)用場景：

數(shù)字簽名，私鑰擁有者對(duì)信息進(jìn)行加密，接受者使用公鑰解密成功，就可以確定發(fā)送者的身份

密鑰長度：

通常是1024，2048等。密鑰長度增長一倍，公鑰操作所需時(shí)間增加約4倍，私鑰操作所需時(shí)間增加約8倍，公私鑰生成時(shí)間約增長16倍

加密的明文長度：

加密的明文長度不能超過RSA密鑰的長度減去11byte，比如密鑰長度是1024位的，1024位=1024bit=128byte，128-11=117byte，所以明文長度不能超過117byte，如果長度超過該值將會(huì)拋出異常。加密后密文的長度為密鑰的長度，如密鑰長度為1024bit(128Byte)，最后生成的密文固定為 1024bit(128Byte)

代表算法：

DES、3DES、Blowfish、IDEA、RC4、RC5、RC6、AES等

哈希散列算法

原理：

采用某種散列函數(shù)，輸入不同長度的明文，得到相同的長度的密文，明文的微小變化都能引起密文的巨大變化。其實(shí)哈希散列算法不算是真正的加密，而是生成對(duì)應(yīng)明文的指紋信息，用來校驗(yàn)數(shù)據(jù)的完整性。

安全性：

不能通過密文反推明文，通常作為數(shù)據(jù)的完整性校驗(yàn)

應(yīng)用場景1：

生成信息摘要，驗(yàn)證信息的完整性

應(yīng)用場景2：

不用明文存儲(chǔ)用戶密碼，比如使用md5(md5(用戶密碼)+salt)來存儲(chǔ)密碼和驗(yàn)證密碼，防止攻擊者用彩虹表攻擊

代表算法：

MD2、MD4、MD5、PANAMA、SHA-0、SHA-1、SHA-256、SHA-512等

常用算法對(duì)比
名稱 密鑰長度 運(yùn)算速度 安全性 資源消耗 加密類型
DES 56位 較快 低 中 對(duì)稱
3DES 168位 慢 中 高 對(duì)稱
IDEA 128位 較慢 中 高 對(duì)稱
AES 128、192、256位 快 高 低 對(duì)稱
RSA 1024、2048、3072、4096 慢 高 高 非對(duì)稱
DSA 1024、2048、3072、4096 慢 高 低 非對(duì)稱
ECC 256 快 高 低 非對(duì)稱
SHA-1 慢 高 低 散列
MD5 快 中 低 散列
參考：

DES加密算法原理

DES算法實(shí)例詳解

AES對(duì)稱加密算法掃盲

DES，3DES,AES這三種對(duì)稱密鑰的區(qū)別與聯(lián)系

數(shù)字簽名算法介紹和區(qū)別

HOTP和TOTP算法圖解

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