加密算法介绍
加密算法介绍
1. 数字签名
数字签名，简单来说就是通过提供 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。分别由 发送者 持有能够 代表自己身份 的 私钥 (私钥不可泄露),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。
注意：图中 加密过程 有别于 公钥加密，更多 介绍戳这里。签名 最根本的用途是要能够唯一 证明发送方的身份，防止 中间人攻击、CSRF 跨域身份伪造。基于这一点在诸如 设备认证、用户认证、第三方认证 等认证体系中都会使用到 签名算法 (彼此的实现方式可能会有差异)。
2. 加密和解密
2.1. 加密
数据加密 的基本过程，就是对原来为 明文 的文件或数据按 某种算法 进行处理，使其成为 不可读 的一段代码，通常称为 “密文”。通过这样的途径，来达到 保护数据 不被 非法人窃取、阅读的目的。
2.2. 解密
加密 的 逆过程 为 解密，即将该 编码信息 转化为其 原来数据 的过程。
3. 对称加密和非对称加密
加密算法分 对称加密 和 非对称加密，其中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，此外，还有一类 不需要密钥 的 散列算法。
常见的 对称加密 算法主要有 DES、3DES、AES 等，常见的 非对称算法 主要有 RSA、DSA 等，散列算法 主要有 SHA-1、MD5 等。
3.1. 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。
数据加密过程：在对称加密算法中，数据发送方 将 明文 (原始数据) 和 加密密钥 一起经过特殊 加密处理，生成复杂的 加密密文 进行发送。
数据解密过程：数据接收方 收到密文后，若想读取原数据，则需要使用 加密使用的密钥 及相同算法的 逆算法 对加密的密文进行解密，才能使其恢复成 可读明文。
3.2. 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。
因为 加密 和 解密 使用的是两个不同的密钥，所以这种算法称为 非对称加密算法。
如果使用 公钥 对数据 进行加密，只有用对应的 私钥 才能 进行解密。
如果使用 私钥 对数据 进行加密，只有用对应的 公钥 才能 进行解密。
例子：甲方生成 一对密钥 并将其中的一把作为 公钥 向其它人公开，得到该公钥的 乙方 使用该密钥对机密信息 进行加密 后再发送给甲方，甲方再使用自己保存的另一把 **专用密钥 (私钥)**，对 加密 后的信息 进行解密。
4. 常用加密算法
4.1. 常用算法描述
加密算法 | 描述 |
|---|---|
SHA1 | SHA1 是 消息摘要算法，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。 |
BASE64 | 1、BASE64 有自己的编码表，可编码，也可解码；解码后能得到源内容。2、BASE64 编码的长度是不固定的，随着源字符串的增加而增加。3、在某些不方便使用中文的地方，可以通过 BASE64 编码成可见字符，需要中文时再解码回来即可，比如 url 地址，或者 Cookie. |
MD5 | 信息摘要是安全的单向哈希函数，对大小的信息输出固定长度的哈希值，单向加密、数据不可逆。摘要好比指纹，每个人都是唯一的，相同的源数据，摘要也一样，不同的数据，摘要则不一样。摘要只是源数据的局部，所以想要解码回去恢复整个源数据是不行的，因为是不完整的。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)。 |
DES | Data Encrytion Standard（数据加密标准) , 特点：1. 对称加密 2. 同一个 SECRET_KEY（密钥） |
AES | Advanced Encrytion Standard（高级加密标准），特点：1. 对称加密 2. 一个 SECRET_KEY（密钥）扩展成多个子 SK，轮加密 |
RSA | 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。1. 非对称加密，即：PK（PUBLIC_KEY 公钥） 与 SK（ SECRET_KEY 密钥） 不是同一个 2. PK 加密时，必须用 SK 解密、反之 SK 加密时，必须用 PK 解密。3. PK 决定 SK，但是 PK 很难算出 SK（数学原理：两个大质数相乘，积很难因式分解）4. 速度慢，适合对少量数据加密 |
4.2. 常用算法对比
4.2.1. 散列算法比较
名称 | 安全性 | 速度 |
|---|---|---|
SHA-1 | 高 | 慢 |
MD5 | 中 | 快 |
4.2.2. 对称加密算法比较
名称 | 密钥名称 | 运行速度 | 安全性 | 资源消耗 |
|---|---|---|---|---|
DES | 56位 | 较快 | 低 | 中 |
3DES | 112位或168位 | 慢 | 中 | 高 |
AES | 128、192、256位 | 快 | 高 | 低 |
4.2.3. 非对称加密算法比较
名称 | 成熟度 | 安全性 | 运算速度 | 资源消耗 |
|---|---|---|---|---|
RSA | 高 | 高 | 中 | 中 |
ECC | 高 | 高 | 慢 | 高 |
4.3. 对称算法与非对称加密算法
4.3.1. 对称算法
密钥管理：比较难，不适合互联网，一般用于内部系统
安全性：中
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
4.3.2. 非对称算法
密钥管理：密钥容易管理
安全性：高
加密速度：比较慢，适合 小数据量 加解密或数据签名