探秘加密算法

2020 年 1 月 2 日
筆記

前言

應工信部關於APP數據安全的要求，項目中涉及到用戶個人隱私的信息如手機號碼、驗證碼、用戶userID等都在信息傳輸和本地存儲時都需要進行加密處理。信息加密是前後端開發都經常需要使用到的技術，應用場景涉及用戶登入、交易、信息通訊、oauth 等等，不同的應用場景也會需要使用到不同的加密算法。下面小編給大家分享一些常見的加密算法。

加密算法介紹

加密和解密 數據加密的基本過程，就是對原來為明文的文件或數據按某種算法進行處理，使其成為不可讀的一段代碼，通常稱為「密文」。通過這樣的途徑，來達到保護數據不被非法人竊取、閱讀的目的。加密的逆過程為解密，即將該編碼信息轉化為其原來數據的過程。 加密算法應用 在數據安全領域，利用加密算法來對通信的過程進行加密是一種常見的手段。利用該手段能夠保障數據安全通信的三個目標： 1）數據的保密性，防止用戶的數據被竊取或泄露； 2）保證數據的完整性，防止用戶傳輸的數據被篡改； 3）通信雙方的身份確認，確保數據來源與合法的用戶；

常見加密算法

加密算法分類 根據加密結果是否可以被解密，算法可以分為可逆加密和不可逆加密（單向加密），從這個意義上來說，單向加密只能稱之為加密算法而不是加解密算法。對於可逆加密，又可以根據密鑰的的對稱性分為對稱加密和非對稱加密。因此，常見的加密算法類型大體可以分為三類：對稱加密、非對稱加密、單向加密。其中對稱加密算法的加密與解密密鑰相同，非對稱加密算法的加密密鑰與解密密鑰不同。下面對這三類加密算法分別進行介紹。 1. 對稱加密 對稱加密算法介紹 對稱加密算法，又稱為共享密鑰加密算法。在對稱加密算法中，使用的密鑰只有一個，發送和接收雙方都使用這個密鑰對數據進行加密和解密。這就要求加密和解密方事先都必須知道加密的密鑰。

常見的對稱加密算法 DES：分組式加密算法，以64位為分組對數據加密，加解密使用同一個算法。 3DES：三重數據加密算法，對每個數據塊應用三次DES加密算法。 AES：高級加密標準算法，是美國聯邦政府採用的一種區塊加密標準，用於替代原先的DES，目前已被廣泛應用。 1）AES/DES/3DES算法 AES、DES、3DES 都是對稱的塊加密算法，加解密的過程是可逆的。 DES加密算法是一種分組密碼，以64位為分組對數據加密，它的密鑰長度是56位，加密解密用同一算法。 DES加密算法是對密鑰進行保密而公開算法（包括加密和解密算法）。這樣，只有掌握了和發送方相同密鑰的人才能解讀由DES加密算法加密的密文數據。因此，破譯DES加密算法實際上就是搜索密鑰的編碼。對於56位長度的密鑰來說，如果用窮舉法來進行搜索的話，其運算次數為2 ^ 56 次。 2）3DES算法 3DES算法是基於DES 的對稱算法，對一塊數據用三個不同的密鑰進行三次加密，強度更高。 3）AES算法 AES加密算法是密碼學中的高級加密標準，該加密算法採用對稱分組密碼體制，密鑰長度的最少支持為128 位、192 位、256 位，分組長度128 位，算法應易於各種硬件和軟件實現。這種加密算法是美國聯邦政府採用的區塊加密標準。 AES 本身就是為了取代DES的，AES具有更好的安全性、效率和靈活性。 對稱算法特點 密鑰管理：比較難，不適合互聯網，一般用於內部系統；安全性：中；加密速度：快好幾個數量級 (軟件加解密速度至少快 100 倍，每秒可以加解密數 M 比特數據)，適合大數據量的加解密處理 2. 非對稱加密 非對稱加密算法介紹 非對稱加密算法，又稱為公開密鑰加密算法。它需要兩個密鑰，一個稱為公開密鑰 (public key)，即公鑰，另一個稱為私有密鑰 (private key)，即私鑰。因為加密和解密使用的是兩個不同的密鑰，所以這種算法稱為非對稱加密算法。

公鑰和私鑰是成對存在，如果使用公鑰對數據進行加密，只有用對應的私鑰才能進行解密。如果使用私鑰對數據進行加密，只有用對應的公鑰才能進行解密。舉個例子，甲方生成一對密鑰並將其中的一把作為公鑰向其它人公開，得到該公鑰的乙方使用該密鑰對機密信息進行加密後再發送給甲方，甲方再使用自己保存的另一把專用密鑰 (私鑰)，對加密後的信息進行解密。 常見的非對稱加密算法 常見的非對稱加密算法有RSA、DSA、ECC 等。 1）RSA算法 RSA 加密算法是目前最有影響力的公鑰加密算法，並且被普遍認為是目前最優秀的公鑰方案之一。RSA是第一個能同時用於加密和數字簽名的算法，它能夠抵抗到目前為止已知的所有密碼攻擊，已被ISO推薦為公鑰數據加密標準。 RSA加密算法基於一個十分簡單的數論事實：將兩個大素數相乘十分容易，但想要對其乘積進行因式分解卻極其困難，因此可以將乘積公開作為加密密鑰。 2）ECC算法 ECC 也是一種非對稱加密算法，主要優勢是在某些情況下，它比其他的方法使用更小的密鑰，比如RSA加密算法，提供相當的或更高等級的安全級別。不過一個缺點是加密和解密操作的實現比其他機制時間長 (相比 RSA算法，該算法對CPU消耗嚴重)。 非對稱算法特點 密鑰管理：密鑰容易管理；安全性：高；加密速度：比較慢，適合小數據量加解密或數據簽名； 3. 單向加密 單向加密算法介紹 單向加密的結果是不可以被解密的，因此，單向加密的主要用途並不是傳統意義上的加解密工作，而是用於提取數據指紋，驗證數據的完整性。發送者將要傳輸的數據通過單向加密算法進行一次單向加密，得到數據指紋。當接收方收到數據之後，使用相同的單向加密算法也進行一次單向加密，如果得到的數據指紋相同，則可以認為數據在傳輸過程中沒有損壞。若不一致，說明傳輸過程中數據丟失了。單向加密算法只能用於對數據的加密，無法被解密，其特點為定長輸出、雪崩效應。

常見的單向加密算法 常見的算法包括：MD5、SHA1、SHA224等。 1）MD5算法 MD5 用的是哈希函數，它的典型應用是對一段信息產生信息摘要，以防止被篡改。嚴格來說，MD5 不是一種加密算法而是摘要算法。無論是多長的輸入，MD5 都會輸出長度為 128bits 的一個串 (通常用 16 進制表示為 32 個字符)。 2）SHA1算法 SHA1 是和 MD5 一樣流行的消息摘要算法，然而SHA1比MD5的安全性更強。對於長度小於2 ^ 64位的消息，SHA1會產生一個160 位的消息摘要。基於MD5、SHA1 的信息摘要特性以及不可逆 (一般而言)，可以被應用在檢查文件完整性以及數字簽名等場景。 MD5和SHA1的區別：MD5結果是128位摘要，SHa1是160位摘要。那麼MD5的速度更快，而SHA1的強度更高。 單向加密算法應用 以MD5為例進行說明，主要用途有：驗證消息完整性，安全訪問認證，數據簽名。消息完整性：由於每一份數據生成的MD5值不一樣，因此發送數據時可以將數據和其MD5值一起發送，然後就可以用MD5驗證數據是否丟失、修改。安全訪問認證：這是使用了算法的不可逆性質，（就是無法從MD5值中恢復原數據）對賬號登陸的密碼進行MD5運算然後保存，這樣可以保證除了用戶之外，即使數據庫管理人員都無法得知用戶的密碼。數字簽名：這是結合非對稱加密算法和CA證書的一種使用場景。一般破解方法：字典法，就是將常用密碼生成MD5值字典，然後反向查找達到破解目的，因此建議使用強密碼。

文章參考

https://juejin.im/post/5b48b0d7e51d4519962ea383#heading-17 https://www.jianshu.com/p/ce3893a7be09