一、前言
??加密算法是指將明文信息轉變為密文信息的過程,即將信息從可讀形式(明文)轉換為加密形式(密文)的過程。在加密過程中,信息通過加密算法和加密密鑰被加密處理,加密后的信息(密文)對于未授權的用戶來說是不可讀的。只有擁有相應解密密鑰的用戶才能將密文還原為明文,從而讀取原始信息。
二、算法的分類
1. 對稱性加密算法:
??原理:使用同一個密鑰來進行加密和解密。也就是說,加密和解密使用的是同一個密鑰。
??特點:加密速度快,適合加密大量的數據;算法公開、計算量小、加密效率高;簡單易實現,靈活性強,可以應用于各種不同的場景,如網絡傳輸、文件加密、數據庫加密等;加解密過程不需要大量的計算資源,可以節省服務器資源。
??不足:交易雙方都使用同樣的密鑰,安全性得不到保證;密鑰管理困難,每對用戶每次使用對稱加密算法時,都需要使用其他人不知道的惟一密鑰,這使得密鑰數量呈幾何級數增長,密鑰管理成為用戶的負擔;在分布式網絡系統上使用較為困難。
常見的對稱性加密算法有AES、DES、3DES等
2. 非對稱算法:
??原理:非對稱加密算法通過公鑰和私鑰的分離,實現了身份驗證和數據完整性驗證,使得網絡空間中的信息傳輸更加可靠。公鑰用于加密數據,私鑰用于解密數據。
??特點:提高了密鑰管理的安全性,簡化了密鑰管理過程,降低了密鑰泄露的風險;為加密通信提供了強大的支持,確保信息在傳輸過程中不被竊取或篡改。
常見的非對稱加密算法有RSA、DSA、ECC和ElGamal等。
3. 散列算法(Hash算法):
原理:散列算法可以對不同長度的輸入數據,產生一個固定長度的輸出值,這個輸出值就是散列值(或哈希值)。
特點:散列算法在信息安全技術中,經常用于驗證消息的完整性。它可以用于數據加密(如存儲用戶敏感信息),數據校驗(如校驗下載文件的正確性),以及生成唯一標識等。
常見的散列算法有MD5、SHA-1、SHA-256
三、常見的算法詳細介紹
1. HmacSHA256
??詳細介紹:HmacSHA256是一種基于SHA-256哈希函數的消息認證碼(HMAC)算法。它結合了哈希函數和密鑰,用于驗證消息的完整性和真實性。通過向哈希函數中添加一個密鑰,HmacSHA256能生成一個獨特且幾乎不可偽造的摘要,以驗證消息的完整性和真實性。
??應用場景:HmacSHA256常用于需要驗證消息完整性和真實性的場景,如網絡通信、數據存儲和文件傳輸等。
2.DES
??詳細介紹:DES(Data Encryption Standard)是一種對稱加密算法,由美國國家標準局在1977年發布。它使用56位密鑰(實際為64位,但其中8位用于校驗)對64位的數據塊進行加密。DES算法通過一系列復雜的替換和置換操作來混淆和擴散明文數據,以達到加密的目的。
??應用場景:盡管DES已被視為不夠安全,但它在過去被廣泛用于金融、軍事和政府機構等領域。現在,DES主要被用于教育目的和演示舊的加密算法。
3. AES
??詳細介紹:AES(Advanced Encryption Standard)是美國政府采用的一種區塊加密標準。它使用對稱密鑰來加密和解密數據,支持128位、192位和256位密鑰長度。AES通過一系列輪次的替換和置換操作來加密數據,每個輪次都包括字節替換、行移位、列混合和輪密鑰加等步驟。
??應用場景:AES被廣泛應用于各種需要加密的場景,如網絡通信、數據存儲、電子支付、云計算等。由于其高效性和安全性,AES已成為最受歡迎的加密算法之一。
4. SHA-256
??詳細介紹:SHA-256是一種安全散列算法,屬于SHA-2系列算法之一。它可以將任意長度的數據映射為256位的哈希值。SHA-256通過一系列復雜的計算步驟來生成哈希值,包括消息預處理、初始哈希值設置、主循環迭代和輸出哈希值等。
??應用場景:SHA-256常用于需要驗證數據完整性和真實性的場景,如數字簽名、文件校驗、軟件發布驗證等。由于其較高的安全性和較快的計算速度,SHA-256已成為最受歡迎的散列算法之一。
5. MD5
??詳細介紹:MD5(Message Digest Algorithm 5)是一種被廣泛使用的密碼散列函數,可以生成一個128位的哈希值。MD5通過一系列計算步驟將輸入的消息轉換為哈希值,包括填充、附加長度值、初始化緩沖區、處理消息塊和輸出摘要等。
??應用場景:盡管MD5已被發現存在安全漏洞(如碰撞攻擊),但它仍被用于一些需要快速哈希的場景,如數據完整性驗證、軟件發布驗證等。然而,對于需要高安全性的場景,建議使用更安全的算法(如SHA-256)來替代MD5。
6. Base64(非算法,但是很常見,也說明一下)
??詳細介紹:Base64是一種用64個字符來表示任意二進制數據的方法。它通過將二進制數據轉換為Base64編碼的字符串形式,以便于在文本格式中存儲或傳輸。Base64編碼過程包括將二進制數據每3個字節分為一組(共24位),然后將這24位分為4個6位的小組,每個小組用對應的Base64字符來表示。
??應用場景:Base64廣泛應用于各種需要將二進制數據轉換為文本格式的場景,如電子郵件附件、網頁中的圖片和視頻嵌入、JSON和XML等文本數據中的二進制數據編碼等。此外,Base64也常被用作簡單的加密算法,用于一些對安全性要求不高的場景。
四、總結
??加密算法的選用:由于對稱加密算法的密鑰管理是一個復雜的過程,密鑰的管理直接決定著他的安全性,因此當數據量很小時,我們可以考慮采用非對稱加密算法。
??在實際中,我們通常采用的方式是:采用非對稱加密算法管理對稱算法的密鑰,然后用對稱加密算法加密數據,這樣我們就集成了兩類加密算法的優點,既實現了加密速度快的優點,又實現了安全方便管理密鑰的優點。
??注意:一般來說,密鑰越長,運行的速度就越慢,應該根據的我們實際需要的安全級別來選擇,一般來說,RSA建議采用1024位的數字,ECC建議采用160位,AES采用128為即可。