现代密码学加密解密算法

现代密码学加密解密算法知识总结，包括常用加解密算法，国密算法原理、加密算法分类，加密算法应用，现代密码学原理等内容。

现代密码学常见加密算法

• 密码学简介
  • 加密相关术语
    • 数字签名
      • 发送方私钥进行加密的一个身份认证
    • 数字证书
      • CA机构发布的身份认证
    • CA
    • PKI
      • 公钥基础设施，是一个包括硬件、软件、人员、策略和规程的集合，用来实现基于公钥密码体制的密钥和证书的产生、管理、存储、分发和撤销等功能
    • HASH HMAC
      • 加密钥的散列hash
      • 使用 MAC 验证消息完整性的具体过程是：假设通信双方 A 和 B 共享密钥 K，A用消息认证码算法将 K 和消息 M 计算出消息验证码 Mac，然后将 Mac 和 M 一起发送给 B。B 接收到 Mac 和 M 后，利用 M 和 K 计算出新的验证码 Mac*，若 Mac*和Mac 相等则验证成功，证明消息未被篡改。由于攻击者没有密钥 K，攻击者修改了消息内容后无法计算出相应的消息验证码，因此 B 就能够发现消息完整性遭到破坏
  • 加密基本思想
    • 移位
    • 置换
    • 编码
    • 其他设计
      • 质数分解因子
      • 子主题
  • 字符编码
    • ASCII码
    • BASE64
      • 3个字节一组，然后转换成4字节，然后从base64编码表找对应的编码
      • 发送邮件时的附件，邮件的smtp协议：对图片和二进制文件进行编码，对方接收到后再使用base64进行解码
      • http请求的header里面是不能有特殊字符的，否则没办法解析。所以遇到特殊字符就需要进行base64编码让浏览器可以解析
      • 图片中的使用。src为一个base64编码。在任何一个地方都可以跑起来，不需要任何依赖
    • BASE58
    • UNICODE
      • 诞生目的：把世界上所有的字符都放在一起
      • 需要的存储空间大
      • 用32位，即4个字节来表示一个字符，基本上涵盖世界上所有的字符了
  • 历史经典密码
    • 藏头诗
    • 不可见墨水
    • 恩格玛机
    • 紫密
• 加密算法分类
  • 对称加密算法
    • 概念
      • 同一个密钥进行加解密
    • DES
      • 数据加密标准、美国国密局选中的IBM方案，密钥长度56位，总的密钥数量是2^56次方个，有可能被穷举破解
      • ECB
        • 电子密码本
      • CBC
        • 分组链接加密
    • 3DES
      • DES升级版、为了应对快速发展的计算机能力，能够在24小时内暴力破解56位长度的DES，3DES采用3次DES，如果3次密钥不同，则密钥达到168位，大大延长暴力破解的时间
    • AES
      • 高级加密标准、美国国密局为下一代加密算法挑选的标准
      • 可以使用128、192、256位密钥、并用128位分组加密解密数据，较3DES速度更快、安全性更好
    • RC
      • RC2
      • RC4
      • RC5
      • 2017年
  • 非对称加密算法
    • 概念
      • 加密解密使用不同的密钥，公钥加密私钥解密、私钥解密公钥加密
      • 『私钥』经过SECP256K1算法处理生成了『公钥』。SECP256K1是一种椭圆曲线算法，通过一个已知『私钥』时可以算得『公钥』，而『公钥』已知时却无法反向计算出『私钥』
    • RSA
      • 可做数字签名和加密算法、会随着密钥长度增加，性能急剧下降
      • 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，但对其进行因式分解却十分困难，所以可以将其乘积公开作为加密密钥
      • 2048 位
    • DSA
      • 只能用于数字签名无法用于加密
    • ECC
      • ECC相比其他非对称加密算法的优势在于它的密钥更小，RSA虽然安全级别高，但缺点也很明显，即加解密的耗时较长
      • 椭圆加密算法 256 位
  • HASH算法
    • 概念
      • 将目标文本或文件转换成具有相同长度的，不可逆的摘要字符串
    • MD5
      • SHA与MD5其实是差不多的，无非就是哈希函数不同，幻数段数以及迭代方式，迭代次数不同，以及最终的摘要长度不同
      • 破解
        • 彩虹表
      • 128位 16字节
    • SHA-1
      • 160位 20字节
    • SHA-2
      • SHA224
      • SHA256
      • SHA384
      • SHA512
    • SHA-3
      • java9开始支持
      • 比sha2更快
    • 安全级别
      • 因为hash算法是对原文进行按指定位数进行分组组合，这种组合的方式有很多，所以无法反推，hash碰撞概率 SHA-n，那么其安全级别就是：2^(n/2)
    • 定长
      • 常用的几种哈希算法都是将明文按照一定长度（比如512比特）进行分组，如果最后一个分组长度不够特定值（比如448比特），就补位使其长度为特定值，然后再在后面的一定空间中（比如64比特）记录明文实有信息的长度。之后再按照从前到后的顺序对每一个分组进行计算，当前分组的计算结果参与下一组分组的计算，直到最后一组计算结束。这种方式得到的结果就是最后的哈希值。也正是用这种办法使得哈希计算，无论输入多长，输出都是定长的
    • 不能反推
      • 因为hash算法是对原文进行按指定位数进行分组组合，这种组合的方式有很多，所以无法反推
  • 其他
    • 国密算法
      • 我国也制定了自己的对称加密算法，叫国密算法，SM1相当于AES、SM2相当于ECC
    • 加密算法优缺点
      • 对称加密
        • 加密速度快，要考虑密钥如何传输，密文紧凑（分组对称加密可以做到明文多少比特，密文就是多少比特）
        • 需要传输密钥，容易被窃听
      • 非对称加密
        • 加密速度慢，不需要传输密钥，安全性高，密文非紧凑（密文可能会变长）
        • 无需传递私钥
        • 每个人2个密钥，不会随着人数增加倍数增加
    • 加密算法结合
      • 数据使用对称加密算法加解密，速度快且紧凑
      • 通过数字签名的方式确定数据发送方的身份及抗抵赖
      • 通过哈希算法保证数据传输过程中没有被篡改
      • 对称加密对大文件加密，非对称加密对密钥加密
• 加密算法应用
  • SSL/TSL
    • RSASHA256
    • TLS（Transport Layer Security，传输层安全
    • SSL（Secure Sockets Layer，安全套接字层）是一种标准安全协议
      • 是 IETF 在 SSL 3.0 的基础上设计的协议，它是 SSL 协议的升级版。两者差别极小，可以理解为 TLS 是 SSL 3.1
  • 数字签名+数字证书
  • 用户登录
    • 直接对密码进行md5不安全，可以反查询
    • 加盐、MD5加密
  • 第三方应用授权签名
    • HMAC SHA256加密
  • 比特币
    • sha256
  • 银行数字证书
    • AES\DES
  • 文件下载签名校验
    • MD5加签成固定的长度
  • 契约锁