Go-加密学 - 对称加密

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Go-加密学 - 对称加密相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

Go-加密学(一) - 对称加密

1.1 基础知识点

  1. 知识点大纲介绍

    • 密码的基础概念
    • 对称加密
    • 非对称加密
    • 单向散列函数
      • 哈希函数
    • 消息认证码
    • 数字签名
    • 证书
    • ssl/tls - https

  2. 为什么要加密, 以及解决方案

    保证数据安全

  3. 加密三要素

    • 明文/密文
    • 秘钥
      • 定长的字符串
      • 需要根据加密算法确定其长度
    • 算法
      • 加密算法
      • 解密算法
      • 加密算法和解密算法有可能是互逆的, 也有可能相同

  4. 常用的两种加密方式

    • 对称加密
      • 秘钥: 加密解密使用的是同一个秘钥, 秘钥有一个
      • 特点
        • 双方向保证机密性
        • 加密效率高, 适合加密大数据, 大文件
        • 加密强度不高, 相对于非对称加密
    • 非对称加密
      • 秘钥: 加密解密使用的不同的秘钥, 秘钥有两个, 需要使用秘钥生成算法, 得到密钥对
        • 公钥 - 可以公开的秘钥
          • 公钥加密数据, 解密需要使用私钥
        • 私钥 - 需要妥善保管的秘钥, 知道的人越少越好
          • 私钥加密, 公钥解密
      • 特点:
        • 数据的机密性只能单方向保证
        • 加密效率低, 适合加密少量数据
        • 加密强度高, 相对于对称加密

  5. 凯撒密码

    恺撒密码（Caesar cipher）是一种相传尤利乌斯·恺撒曾使用过的密码。恺撒于公元前100年左右诞生于古罗马，是一位著名的军事统帅。

    恺撤密码是通过将明文中所使用的字母表按照一定的字数“平移”来进行加密的。

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    • 凯撒密码加解密公式

      • 加密

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      • 解密

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    • 凯撒密码中的加密三要素

      • 明文/密文
        • 明文: 小写字母表中的数据
        • 密文: 大写字母表中的数据
      • 秘钥
        • 按照上图秘钥为3
      • 算法
        • 加密: +3
        • 解密: -3

    • 凯撒密码的安全性

      不安全

  6. 密码信息安全常识

    • 不要使用保密的密码算法（普通公司和个人）
    • 使用低强度的密码比不进行任何加密更危险
    • 任何密码总有一天都会被破解
    • 密码只是信息安全的一部分

  7. 密码信息威胁

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    思考：信息安全处理必须要具备哪些特性？

1.2 对称加密

以分组为单位进行处理的密码算法称为分组密码（blockcipher）

  1. 编码的概念

    G = 1024m

    m = 1024kbyte

    byte = 8bit

    bit 0/1

    计算机的操作对象并不是文字，而是由0和1排列而成的比特序列。

    将现实世界中的东西映射为比特序列的操作称为编码（encoding）。

    加密 -> 编码

    解密 -> 解码

    hello world -> 比特序列

    h -> int 104 ->

  2. DES – Data Encryption Standard

    • 现在使用DES方式加密，数据还安全吗？
      • 不安全, 已经被破解了
    • 是不是分组密码？
      • 是, 先对数据进行分组, 然后在加密或解密
    • DES的分组长度?
      • 8byte == 64bit
    • DES的秘钥长度?
      • 56bit秘钥长度+8bit错误检测标志位 = 64bit == 8byte

  3. 3DES – Triple-DES

    • 3DES安全吗?
      • 安全, 但是效率低
    • 算法描述?
      • 进行了3次des加密
    • 是不是分组密码?
      • 是
    • 3DES分组长度?
      • 8字节
    • 3DES秘钥长度?
      • 24字节, 在算法内部会被平均分成3份
    • 3DES加密过程?
      • 秘钥1 -> 加密, 秘钥2 -> 解密, 秘钥3 -> 加密
    • 3DES解密过程?
      • 秘钥1 -> 解密, 秘钥2 -> 加密, 秘钥3 -> 解密

  4. AES – Advanced Encryption Standard

    • AES安全吗?
      • 安全, 效率高, 推荐使用的
    • 是不是分组密码?
      • 是
    • AES分组长度?
      • 128bit = 16字节
    • AES秘钥长度?
      • 128bit = 16字节
      • 192bit = 24字节
      • 256bit = 32字节
      • go中的秘钥长度只能是16字节

1.3 分组密码的模式

  1. 按位异或

    • 第一步需要将数据转换为二进制

    • 按位异或操作符: ^

    • 两个标志位进行按位异或操作:

      • 相同为0, 不同为1

    • 举例:

      1 0 0 0   ----> 8
1 0 1 1   ----> 11
-----------------------按位异或一次
0 0 1 1   ---->  3
1 0 1 1   ----> 11
-----------------------按位异或两侧
1 0 0 0   -----> 8
=================================
a = 8
b = 11
a 和 b按位异或1次 ==> 加密
得到的结果再次和 b 按位异或 ===> 解密

  2. ECB - Electronic Code Book, 电子密码本模式

    • 特点: 简单, 效率高, 密文有规律, 容易被破解
    • 最后一个明文分组必须要填充
      • des/3des -> 最后一个分组填充满8字节
      • aes -> 最后一个分组填充满16字节
    • 不需要初始化向量

  3. CBC - Cipher Block Chaining, 密码块链模式

    • 特点: 密文没有规律, 经常使用的加密方式
    • 最后一个明文分组需要填充
      • des/3des -> 最后一个分组填充满8字节
      • aes -> 最后一个分组填充满16字节
    • 需要一个初始化向量 - 一个数组
      • 数组的长度: 与明文分组相等
      • 数据来源: 负责加密的人的提供的
      • 加解密使用的初始化向量值必须相同

  4. CFB - Cipher FeedBack, 密文反馈模式

    • 特点: 密文没有规律, 明文分组是和一个数据流进行的按位异或操作, 最终生成了密文
    • 需要一个初始化向量 - 一个数组
      • 数组的长度: 与明文分组相等
      • 数据来源: 负责加密的人的提供的
      • 加解密使用的初始化向量值必须相同
    • 不需要填充

  5. OFB - Output-Feedback, 输出反馈模式

    • 特点: 密文没有规律, 明文分组是和一个数据流进行的按位异或操作, 最终生成了密文
    • 需要一个初始化向量 - 一个数组
      • 数组的长度: 与明文分组相等
      • 数据来源: 负责加密的人的提供的
      • 加解密使用的初始化向量值必须相同
    • 不需要填充

  6. CTR - CounTeR, 计数器模式

    • 特点: 密文没有规律, 明文分组是和一个数据流进行的按位异或操作, 最终生成了密文
    • 不需要初始化向量
      • go接口中的iv可以理解为随机数种子, iv的长度 == 明文分组的长度
    • 不需要填充

  7. 最后一个明文分组的填充

    • 使用cbc, ecb需要填充
      • 要求:
        • 明文分组中进行了填充, 然后加密
        • 解密密文得到明文, 需要把填充的字节删除
    • 使用 ofb, cfb, ctr不需要填充

  8. 初始化向量 - IV

    • ecb, ctr模式不需要初始化向量
    • cbc, ofc, cfb需要初始化向量
      • 初始化向量的长度
        • des/3des -> 8字节
        • aes -> 16字节
      • 加解密使用的初始化向量相同

1.4 对称加密在go中的实现

  1. des

  2. 3des

  3. aes

    # 加密流程:
1. 创建一个底层使用des/3des/aes的密码接口
	"crypto/des"
	func NewCipher(key []byte) (cipher.Block, error) # -- des
	func NewTripleDESCipher(key []byte) (cipher.Block, error)	# -- 3des
	"crypto/aes"
	func NewCipher(key []byte) (cipher.Block, error) # == aes
2. 如果使用的是cbc/ecb分组模式需要对明文分组进行填充
3. 创建一个密码分组模式的接口对象
	- cbc
	func NewCBCEncrypter(b Block, iv []byte) BlockMode # 加密
	- cfb
	func NewCFBEncrypter(block Block, iv []byte) Stream # 加密
	- ofb
	- ctr
4. 加密, 得到密文

以上是关于Go-加密学 - 对称加密的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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