加解密技术基础知识

末蓝、 2022-10-16 01:59 152阅读 0赞

## 1.数字签名 ##

定义：数字签名（又称[公钥][Link 1]数字签名）是只有信息的发送者才能产生的别人无法伪造的一段数字串，这段数字串同时也是对信息的发送者发送信息真实性的一个有效证明。它是一种类似写在纸上的普通的物理签名，但是使用了[公钥加密][Link 2]领域的技术来实现的，用于鉴别数字信息的方法。一套数字签名通常定义两种互补的运算，一个用于签名，另一个用于验证。数字签名是非对称[密钥加密技术][Link 3]与[数字摘要][Link 4]技术的应用。

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**说人话：**

数字签名就是通过提供可鉴别的数字信息验证自身身份的一种方式。一套数字签名通常定义两种互补的运算，一个用于签名，另一个用于验证。

别由发送者持有能够代表自己身份的私钥，由接受者持有与私钥对应的公钥，能够在接受到来自发送者信息时用于验证其身份。

## 2.对称加密和非对称加密 ##

*  对称加密算法的加密与解密 **密钥相同**
 *  非对称加密算法的加密密钥与解密 **密钥不同**
 *  **不需要密钥** 的 **散列算法**

### 2.1.对称加密 ###

**对称加密算法** 是应用较早的加密算法，又称为 **共享密钥加密算法**。在 **对称加密算法** 中，使用的密钥只有一个，**发送** 和 **接收** 双方都使用这个密钥对数据进行 **加密** 和 **解密**。这就要求加密和解密方事先都必须知道加密的密钥。

### 2.2.非对称加密 ###

**非对称加密算法**，又称为 **公开密钥加密算法**。它需要两个密钥，一个称为 **公开密钥** (`public key`)，即 **公钥**，另一个称为 **私有密钥** (`private key`)，即 **私钥**。

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## 3.常见的【签名】加密算法 ##

### 3.1MD5算法 ###

`MD5` 用的是 **哈希函数**，它的典型应用是对一段信息产生 **信息摘要**，以 **防止被篡改**。严格来说，`MD5` 不是一种 **加密算法** 而是 **摘要算法**。无论是多长的输入，`MD5` 都会输出长度为 `128bits` 的一个串 (通常用 `16` **进制** 表示为 `32` 个字符)。

### 3.2SHA1算法 ###

SHA1 是和 MD5 一样流行的 消息摘要算法，然而 SHA1 比 MD5 的 安全性更强。对于长度小于 2 ^ 64 位的消息，SHA1 会产生一个 160 位的 消息摘要。基于 MD5、SHA1 的信息摘要特性以及 不可逆 (一般而言)，可以被应用在检查 文件完整性 以及 数字签名 等场景。

### 3.3HMAC算法 ###

`HMAC` 是密钥相关的 **哈希运算消息认证码**（Hash-based Message Authentication Code），`HMAC` 运算利用 **哈希算法** (`MD5`、`SHA1` 等)，以 **一个密钥** 和 **一个消息** 为输入，生成一个 **消息摘要** 作为 **输出**。

### 3.4AES/DES/3DES算法 ###

`AES`、`DES`、`3DES` 都是 **对称** 的 **块加密算法**，**加解密** 的过程是 **可逆的**。常用的有 `AES128`、`AES192`、`AES256` (默认安装的 `JDK` 尚不支持 `AES256`，需要安装对应的 `jce` 补丁进行升级 `jce1.7`，`jce1.8`)。

**DES算法**

`DES` 加密算法是一种 **分组密码**，以 `64` 位为 **分组对数据** 加密，它的 **密钥长度** 是 `56` 位，**加密解密** 用 **同一算法**。

DES 加密算法是对 密钥 进行保密，而 公开算法，包括加密和解密算法。这样，只有掌握了和发送方 相同密钥 的人才能解读由 DES加密算法加密的密文数据。因此，破译 DES 加密算法实际上就是 搜索密钥的编码。对于 56 位长度的 密钥 来说，如果用 穷举法 来进行搜索的话，其运算次数为 2 ^ 56 次。

**3DES算法**

是基于 `DES` 的 **对称算法**，对 **一块数据** 用 **三个不同的密钥** 进行 **三次加密**，**强度更高**。

**AES算法**

`AES` 加密算法是密码学中的 **高级加密标准**，该加密算法采用 **对称分组密码体制**，密钥长度的最少支持为 `128` 位、 `192` 位、`256` 位，分组长度 `128` 位，算法应易于各种硬件和软件实现。这种加密算法是美国联邦政府采用的 **区块加密标准**。

`AES` 本身就是为了取代 `DES` 的，`AES` 具有更好的 **安全性**、**效率** 和 **灵活性**。

### 3.5RSA算法 ###

`RSA` 加密算法是目前最有影响力的 **公钥加密算法**，并且被普遍认为是目前 **最优秀的公钥方案** 之一。`RSA` 是第一个能同时用于 **加密** 和 **数字签名** 的算法，它能够 **抵抗** 到目前为止已知的 **所有密码攻击**，已被 `ISO` 推荐为公钥数据加密标准。

`RSA` **加密算法** 基于一个十分简单的数论事实：将两个大 **素数** 相乘十分容易，但想要对其乘积进行 **因式分解** 却极其困难，因此可以将 **乘积** 公开作为 **加密密钥**。

### 3.6ECC算法 ###

`ECC` 也是一种 **非对称加密算法**，主要优势是在某些情况下，它比其他的方法使用 **更小的密钥**，比如 `RSA` **加密算法**，提供 **相当的或更高等级** 的安全级别。不过一个缺点是 **加密和解密操作** 的实现比其他机制 **时间长** (相比 `RSA` 算法，该算法对 `CPU` 消耗严重)。

## 4.各种加密算法对比 ##

### 4.1散列算法比较 ###

### 4.2对称加密算法比较 ###

### 4.3非对称加密算法比较 ###

## 5.总结 ##

### 5.1对称算法与非对称加密算法 ###

**对称算法**

1.  **密钥管理**：比较难，不适合互联网，一般用于内部系统
2.  **安全性**：中
3.  **加密速度**：快好 **几个数量级** (软件加解密速度至少快 `100` 倍，每秒可以加解密数 `M` **比特** 数据)，适合大数据量的加解密处理

**非对称算法**

1.  **密钥管理**：密钥容易管理
2.  **安全性**：高
3.  **加密速度**：比较慢，适合 **小数据量** 加解密或数据签名

文章参考：

[https://blog.csdn.net/baidu\_22254181/article/details/82594072][https_blog.csdn.net_baidu_22254181_article_details_82594072]

[Link 1]: https://baike.baidu.com/item/%E5%85%AC%E9%92%A5
[Link 2]: https://baike.baidu.com/item/%E5%85%AC%E9%92%A5%E5%8A%A0%E5%AF%86/6245950
[Link 3]: https://baike.baidu.com/item/%E5%AF%86%E9%92%A5%E5%8A%A0%E5%AF%86%E6%8A%80%E6%9C%AF
[Link 4]: https://baike.baidu.com/item/%E6%95%B0%E5%AD%97%E6%91%98%E8%A6%81/4069118
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[https_blog.csdn.net_baidu_22254181_article_details_82594072]: https://blog.csdn.net/baidu_22254181/article/details/82594072