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数字加密算法简介
常见的加密算法分类
对称算法
非对称算法
Hash算法(散列算法)
对称加密算法
(也叫私钥加密)指加密和解密使用相同密钥的加密算法。
或者加密密钥能够从解密密钥中推算出来,同时解密密钥也可以从加密密钥中推算出来。
安全性依赖于密钥,泄漏密钥就意味着任何人都可以对他们发送或接收的消息解密,所以密钥的保密性对通信的安全性至关重要。
优点
算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高
缺点
交易双方都使用同样密钥,安全性得不到保证
每对用户每次使用对称加密算法时,都需要使用其他人不知道的惟一钥匙,这会使得发收信双方所拥有的钥匙数量呈几何级数增长,密钥管理成为用户的负担
常用的对称加密算法
DES
DES ( Data Encryption Standard数据加密标准)是一种使用密钥加密的块密码
IBM公司于1975年研究成功并公开发表的,1976年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准(FIPS),随后在国际上广泛流传开来
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。
相当于是对每个数据块应用三次DES加密算法
AES(Rijndael)
2000年10月,NIST(美国国家标准和技术协会)宣布通过从15种侯选算法中选出的一项新的密匙加密标准,Rijndael被选中成为将来的AES(Advanced Encryption Standard)
高级加密标准算法基于排列和置换运算
对称加密算法的比较
名称
密钥长度
运算速度
安全性
资源消耗
DES
56位
较快
低
中
3DES
112位或168位
慢
中
高
AES
128、192、256位
快
高
低
AES是美国国家标准技术研究所NIST旨在取代DES的21世纪的加密标准
DES算法简单模型
DES算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位,是DES算法的工作密钥;Data也为8个字节64位,是要被加密或被解密的数据;Mode为DES的工作方式,有两种:加密或解密。
64bit 密钥
64bit 明文/密文
Mode(加密/解密)
64bit 密文/明文
DES 算法函数
非对称加密算法
加密算法需要两个密钥:公开密钥和私有密钥两个不同的密钥,所以这种算法叫作非对称加密算法
公私钥是一对,如果用公钥对数据进行加密,只有用对应的私钥才能解密;如果用私钥对数据进行加密,那么只有用对应的公钥才能解密
特点:算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥
优点
密钥管理便于管理,安全性更好
缺点
加密和解密花费时间长、速度慢,只适合对少量数据进行加密
常见的非对称加密算法
RSA
RSA算法的可靠性基于分解极大的整数是很困难的
ElGamal
一种较为常见的加密算法,它是基于1985年提出的公钥密码体制和椭圆曲线加密体系
ECC(椭圆曲线加密算法)
最初由Koblitz和Miller两人于1985年提出,其数学基础是利用椭圆曲线上的有理点构成Abel加法群上椭圆离散对数的计算困难性
公钥密码体制根据其所依据的难题一般分为三类:大整数分解问题类、离散对数问题类、椭圆曲线类。有时也把椭圆曲线类归为离散对数类。
RSA算法简介
RSA是1977年由Ron Rivest、Adi Shamir、Leonard Adleman一起提出的。RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。
RSA算法的可靠性基于分解极大的整数是很困难的。只要其钥匙的长度足够长,用RSA加密的信息实际上是不能被解破的。
 RSA算法利用两个很大的质数相乘所产生的乘积来加密。这两个质数无论哪一个先与原文件编码相乘,对文件加密,均可由另一个质数再相乘来解密。因此将这一对质数称为密钥对(Key Pair)。
RSA算法原理
RSA算法的安全性基于数论中大整数分解的困难性
RSA算法使用了乘方运算。
要求:
明文M经过加密得到密文C: C=Me mod n
密文C经过解密得到明文M:
Cd mod n=(Me mod n)d mod n= Med mod n=M
即:必须存在e,d,n,使Med mod n=M成立(可行性不在此证明)
n,e为公钥,d为私钥
密钥长度应该介于1024bit到2048bit之间(长度768位目前已被攻破)