对称加密 & 非对称加密

Posted 2021-05-09 better_hui

目录

一、加解密算法

二、算法体系

三、对称加密

四、非对称加密

五、混合加密机制

六、DES加密原理

七、3DES加密原理

八、AES加密原理

九、RSA加密原理

十、EIGamal加密原理

十一、椭圆曲线ECC加密原理

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一、加解密算法

 

算法类型	特点	优势	缺陷	代表算法
对称加密	加解密秘钥相同，速度快	计算效率高，加密强度高	秘钥容易泄露	DES、3DES、AES、IDEA
非对称加密	分公钥和私钥	无需提前共享私钥	计算效率低	RSA、EIGamal、椭圆曲线系列

 

 

二、算法体系

现代加密算法的组件包括：加密算法、加密秘钥、解密秘钥

- 加密算法一般是固定不变，是公开的
- 加解密的秘钥往往每次都不同，需要保护起来。
- 加密过程，通过加密算法和加密秘钥，对明文进行加密，得到密文
- 解密过程，通过解密算法和解密秘钥，对密文进行解密，得到明文
- 根据加解密秘钥是否相同，又分为对称加密和非对称加密。两种模式适合不同的需求场合，也可以混合使用，形成合婚加密机制。

 

三、对称加密

顾名思义，加解密的秘钥是相同的。

优点：计算效率高（速度快，占用空间小），加密强度高。

缺点：提前共享秘钥，分发秘钥有安全风险

从实现原理上分为：分组密码和序列密码两种。前者是将明文切分为定长数据块作为加密单位，应用比较广泛。后者是针对一个字节进行加密，且密码不断变化。

代表的算法：DES、3DES、AES、IDEA等

• - DES (data encryption standard) , 经典的分组加密算法，采用FIPS，将64位明文加密为64位的密文。其秘钥长度未56位 + 8位校验。
• - 3DES ， 三重DES操作：加密 ->解密 -> 加密 ， 处理过程和加密强度优于DES
• - AES (Advanced Encryption standard) , 也是分组算法，分组长度未128/192/256三种。其优势是处理速度快，目前尚无有效的破解手段

应用：适用于大量数据的加解密；不适用于签名的场景

 

四、非对称加密

非对称加密，解决了对称加密提前分发秘钥的问题。加密秘钥和解密秘钥是不通的，分别称为公钥和私钥。

优点：公私钥分开，不安全通道也可以使用

缺点：加解密速度慢，比对称加密慢2-3个数量接。计算效率相对较低

非对称加密算法往往基于数学问题来保障，目前主要有大数质因子分解、离散对数、椭圆曲线等

代表算法：RSA、EIGamal、椭圆曲线ECC系列算法

• - RSA , 经典的公钥算法，利用对大数质因子分解困难的特性
• - EIGamal，利用了模运算下求离散对数困难的特性
• - 椭圆曲线ECC , 基于对椭圆曲线上特定点进行特殊乘法逆运算困难的特性

应用：一般适用于签名场景或秘钥协商，不适用于大数据加解密

 

五、混合加密机制

先用非对称加密算法，协商一对对称加密的临时秘钥，然后双方再使用对称加密对传递的大量数据加解密处理

典型场景是HTTPS机制。HTTPS 利用了Transport Layer Security / Secure Socket Layer (TLS /SSL)来实现可靠的传输。

• - 建立安全连接的步骤：
• - 客户端浏览器发送消息到服务器，包括随机数R1，支持的加密算法类型、协议版本、压缩算法等，该过程为明文
• - 服务器返回信息，包括随机数R2、选定的加密算法类型、协议版本、及服务器整数，该过程为明文
• - 浏览器检查该网站公钥的整数，该整数由CA来签发背书，如被修改或攻击，很容易验证出来
• - 用证书中的公钥加密随机数R3，发送给服务器。双方基于R1、R2、R3，生成对称加密秘钥。后续通信通过对称加密进行保护。

 

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六、DES加密原理

七、3DES加密原理

八、AES加密原理

九、RSA加密原理

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十、EIGamal加密原理

十一、椭圆曲线ECC加密原理