網路加密方法對稱加密

⑴ 簡述對稱加密演算法的基本原理

對稱加密是計算機加密領域最古老也是最經典的加密標准。雖然對稱加密被認為不再是安全的加密方式，但是直到現在，還看不到它被淘汰的跡象。在很多非網路化的加密環境中，對稱加密足以滿足人們的需要。

對稱加密採用單密鑰加密方式，不論是加密還是解密都是用同一個密鑰，即「一把鑰匙開一把鎖」。對稱加密的好處在於操作簡單、管理方便、速度快。它的缺點在於密鑰在網路傳輸中容易被竊聽，每個密鑰只能應用一次，對密鑰管理造成了困難。對稱加密的實現形式和加密演算法的公開性使它依賴於密鑰的安全性，而不是演算法的安全性。

一個對稱加密系統由五個部分組成，可以表述為

S={M，C，K，E，D}

各字母的含義如下：

M：明文空間，所有明文的集合。

C：密文空間，全體密文的集合。

K：密鑰空間，全體密鑰的集合。

E：加密演算法。

D：解密演算法。

⑵ 什麼是對稱密碼和非對密碼,分析這兩種密碼體系的特點和應用領域

一、對稱密碼

1、定義：採用單鑰密碼系統的加密方法，同一個密鑰可以同時用作信息的加密和解密，這種加密方法稱為對稱加密，也稱為單密鑰加密。

2、特點：演算法公開、計算量小、加密速度快、加密效率高。

3、應用領域：由於其速度快，對稱性加密通常在消息發送方需要加密大量數據時使用。

二、非對密碼

1、定義：非對稱密碼指的是非對稱密碼體制中使用的密碼。

2、特點：

（1）是加密密鑰和解密密鑰不同 ，並且難以互推 。

（2）是有一個密鑰是公開的 ，即公鑰 ，而另一個密鑰是保密的 ，即私鑰。

3、應用領域：很好的解決了密鑰的分發和管理的問題 ，並且它還能夠實現數字簽名。

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對稱加密演算法特徵

1、加密方和解密方使用同一個密鑰；

2、加密解密的速度比較快，適合數據比較長時的使用；

3、密鑰傳輸的過程不安全，且容易被破解，密鑰管理也比較麻煩

⑶ 加密方式有幾種

加密方式的種類：

1、MD5

一種被廣泛使用的密碼散列函數，可以產生出一個128位（16位元組）的散列值（hash value），用於確保信息傳輸完整一致。MD5由美國密碼學家羅納德·李維斯特（Ronald Linn Rivest）設計，於1992年公開，用以取代MD4演算法。這套演算法的程序在 RFC 1321 標准中被加以規范。

2、對稱加密

對稱加密採用單鑰密碼系統的加密方法，同一個密鑰可以同時用作信息的加密和解密，這種加密方法稱為對稱加密，也稱為單密鑰加密。

3、非對稱加密

與對稱加密演算法不同，非對稱加密演算法需要兩個密鑰：公開密鑰（publickey）和私有密鑰（privatekey）。公開密鑰與私有密鑰是一對，如果用公開密鑰對數據進行加密，只有用對應的私有密鑰才能解密。

如果用私有密鑰對數據進行加密，那麼只有用對應的公開密鑰才能解密。因為加密和解密使用的是兩個不同的密鑰，所以這種演算法叫作非對稱加密演算法。

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非對稱加密工作過程

1、乙方生成一對密鑰（公鑰和私鑰）並將公鑰向其它方公開。

2、得到該公鑰的甲方使用該密鑰對機密信息進行加密後再發送給乙方。

3、乙方再用自己保存的另一把專用密鑰（私鑰）對加密後的信息進行解密。乙方只能用其專用密鑰（私鑰）解密由對應的公鑰加密後的信息。

在傳輸過程中，即使攻擊者截獲了傳輸的密文，並得到了乙的公鑰，也無法破解密文，因為只有乙的私鑰才能解密密文。

同樣，如果乙要回復加密信息給甲，那麼需要甲先公布甲的公鑰給乙用於加密，甲自己保存甲的私鑰用於解密。

⑷ 對稱加密演算法的加密演算法主要有哪些

1、3DES演算法

3DES（即Triple DES）是DES向AES過渡的加密演算法（1999年，NIST將3-DES指定為過渡的加密標准），加密演算法，其具體實現如下：設Ek()和Dk()代表DES演算法的加密和解密過程，K代表DES演算法使用的密鑰，M代表明文，C代表密文，這樣：

3DES加密過程為：C=Ek3(Dk2(Ek1(M)))

3DES解密過程為：M=Dk1(EK2(Dk3(C)))

2、Blowfish演算法

BlowFish演算法用來加密64Bit長度的字元串。

BlowFish演算法使用兩個「盒」——unsignedlongpbox[18]和unsignedlongsbox[4,256]。

BlowFish演算法中，有一個核心加密函數:BF_En(後文詳細介紹）。該函數輸入64位信息，運算後，以64位密文的形式輸出。用BlowFish演算法加密信息，需要兩個過程：密鑰預處理和信息加密。

分別說明如下：

密鑰預處理：

BlowFish演算法的源密鑰——pbox和sbox是固定的。我們要加密一個信息，需要自己選擇一個key，用這個key對pbox和sbox進行變換，得到下一步信息加密所要用的key_pbox和key_sbox。具體的變化演算法如下：

1)用sbox填充key_sbox

2)用自己選擇的key8個一組地去異或pbox，用異或的結果填充key_pbox。key可以循環使用。

比如說：選的key是"abcdefghijklmn"。則異或過程為：

key_pbox[0]=pbox[0]abcdefgh；

key_pbox[1]=pbox[1]ijklmnab；

…………

…………

如此循環，直到key_pbox填充完畢。

3)用BF_En加密一個全0的64位信息，用輸出的結果替換key_pbox[0]和key_pbox[1],i=0；

4)用BF_En加密替換後的key_pbox,key_pbox[i+1]，用輸出替代key_pbox[i+2]和key_pbox[i+3]；

5)i+2，繼續第4步，直到key_pbox全部被替換；

6)用key_pbox[16]和key_pbox[17]做首次輸入（相當於上面的全0的輸入），用類似的方法，替換key_sbox信息加密。

信息加密就是用函數把待加密信息x分成32位的兩部分:xL,xRBF_En對輸入信息進行變換。

3、RC5演算法

RC5是種比較新的演算法，Rivest設計了RC5的一種特殊的實現方式，因此RC5演算法有一個面向字的結構：RC5-w/r/b，這里w是字長其值可以是16、32或64對於不同的字長明文和密文塊的分組長度為2w位，r是加密輪數，b是密鑰位元組長度。

(4)網路加密方法對稱加密擴展閱讀：

普遍而言，有3個獨立密鑰的3DES（密鑰選項1）的密鑰長度為168位（三個56位的DES密鑰），但由於中途相遇攻擊，它的有效安全性僅為112位。密鑰選項2將密鑰長度縮短到了112位，但該選項對特定的選擇明文攻擊和已知明文攻擊的強度較弱，因此NIST認定它只有80位的安全性。

對密鑰選項1的已知最佳攻擊需要約2組已知明文，2部，2次DES加密以及2位內存（該論文提到了時間和內存的其它分配方案）。

這在現在是不現實的，因此NIST認為密鑰選項1可以使用到2030年。若攻擊者試圖在一些可能的（而不是全部的）密鑰中找到正確的，有一種在內存效率上較高的攻擊方法可以用每個密鑰對應的少數選擇明文和約2次加密操作找到2個目標密鑰中的一個。

⑸ 密碼學基礎（二）：對稱加密

加密和解密使用相同的秘鑰稱為對稱加密。

DES：已經淘汰
3DES：相對於DES有所加強，但是仍然存在較大風險
AES：全新的對稱加密演算法。

特點決定使用場景，對稱加密擁有如下特點：

速度快，可用於頻率很高的加密場景。

使用同一個秘鑰進行加密和解密。

可選按照128、192、256位為一組的加密方式，加密後的輸出值為所選分組位數的倍數。密鑰的長度不同，推薦加密輪數也不同，加密強度也更強。

例如：
AES加密結果的長度由原字元串長度決定：一個字元為1byte=4bit，一個字元串為n+1byte，因為最後一位為''，所以當字元串長度小於等於15時，AES128得到的16進制結果為32位，也就是32 4=128byte，當長度超過15時，就是64位為128 2byte。

因為對稱加密速度快的特點，對稱加密被廣泛運用在各種加密場所中。但是因為其需要傳遞秘鑰，一旦秘鑰被截獲或者泄露，其加密就會玩完全破解，所以AES一般和RSA一起使用。

因為RSA不用傳遞秘鑰，加密速度慢，所以一般使用RSA加密AES中鎖使用的秘鑰後，再傳遞秘鑰，保證秘鑰的安全。秘鑰安全傳遞成功後，一直使用AES對會話中的信息進行加密，以此來解決AES和RSA的缺點並完美發揮兩者的優點，其中相對經典的例子就是HTTPS加密，後文會專門研究。

本文針對ECB模式下的AES演算法進行大概講解，針對每一步的詳細演算法不再該文討論范圍內。

128位的明文被分成16個位元組的明文矩陣，然後將明文矩陣轉化成狀態矩陣，以「abcdefghijklmnop」的明文為例：

同樣的，128位密鑰被分成16組的狀態矩陣。與明文不同的是，密文會以列為單位，生成最初的4x8x4=128的秘鑰，也就是一個組中有4個元素，每個元素由每列中的4個秘鑰疊加而成，其中矩陣中的每個秘鑰為1個位元組也就是8位。

生成初始的w[0]、w[1]、w[2]、w[3]原始密鑰之後，通過密鑰編排函數，該密鑰矩陣被擴展成一個44個組成的序列W[0],W[1], … ,W[43]。該序列的前4個元素W[0],W[1],W[2],W[3]是原始密鑰，用於加密運算中的初始密鑰加，後面40個字分為10組，每組4個32位的欄位組成，總共為128位，分別用於10輪加密運算中的輪密鑰加密，如下圖所示：

之所以把這一步單獨提出來，是因為ECB和CBC模式中主要的區別就在這一步。

ECB模式中，初始秘鑰擴展後生成秘鑰組後(w0-w43)，明文根據當前輪數取出w[i,i+3]進行加密操作。

CBC模式中，則使用前一輪的密文(明文加密之後的值)和當前的明文進行異或操作之後再進行加密操作。如圖所示：

根據不同位數分組，官方推薦的加密輪數：

輪操作加密的第1輪到第9輪的輪函數一樣，包括4個操作：位元組代換、行位移、列混合和輪密鑰加。最後一輪迭代不執行列混合。

當第一組加密完成時，後面的組循環進行加密操作知道所有的組都完成加密操作。

一般會將結果轉化成base64位，此時在iOS中應該使用base64編碼的方式進行解碼操作，而不是UTF-8。

base64是一種編碼方式，常用語傳輸8bit位元組碼。其編碼原理如下所示：

將原數據按照3個位元組取為一組，即為3x8=24位

將3x8=24的數據分為4x6=24的數據，也就是分為了4組

將4個組中的數據分別在高位補上2個0，也就成了8x4=32，所以原數據增大了三分之一。

根據base64編碼表對數據進行轉換，如果要編碼的二進制數據不是3的倍數，最後會剩下1個或2個位元組怎麼辦，Base64用x00位元組在末尾補足後，再在編碼的末尾加上1個或2個=號，表示補了多少位元組，解碼的時候，會自動去掉。

舉個栗子：Man最後的結果就是TWFu。

計算機中所有的數據都是以0和1的二進制來存儲，而所有的文字都是通過ascii表轉化而來進而顯示成對應的語言。但是ascii表中存在許多不可見字元，這些不可見字元在數據傳輸時，有可能經過不同硬體上各種類型的路由，在轉義時容易發生錯誤，所以規定了64個可見字元（a-z、A-Z、0-9、+、/）,通過base64轉碼之後，所有的二進制數據都是可見的。

ECB和CBC是兩種加密工作模式。其相同點都是在開始輪加密之前，將明文和密文按照128/192/256進行分組。以128位為例，明文和密文都分為16組，每組1個位元組為8位。

ECB工作模式中，每一組的明文和密文相互獨立，每一組的明文通過對應該組的密文加密後生成密文，不影響其他組。

CBC工作模式中，後一組的明文在加密之前先使用前一組的密文進行異或運算後再和對應該組的密文進行加密操作生成密文。

為簡單的分組加密。將明文和密文分成若干組後，使用密文對明文進行加密生成密文
CBC

加密：

解密：

⑹ 科普知識—對稱加密和非對稱加密

區塊鏈技術中廣泛應用到非對稱加密技術，非對稱加密技術保證了信息在傳輸過程中的安全性，非對稱加密技術是在對稱加密技術上發展來的。本文主要闡述對稱加密技術和非對稱加密技術的概念和特點，並舉例說明。

對稱加密就是用相同的密鑰對原文進行加密和解密，通信雙方共用一個密鑰。

基於對稱加密演算法傳輸信息「ABC」的步驟。

（1）發送方通過密鑰對原文"ABC"進行加密，得到密文"abc"，並發送給接收方。密鑰為將字母轉換為對應的小寫字母，大寫A轉換為小寫a，「BC」同理轉換為「bc」。

（2）發送方將密鑰發送給接收方。

（3）接收方通過密鑰對密文進行解密，反推出原文「ABC」。

對稱加密演算法的缺點：無法確保密鑰被安全傳遞。

密鑰就是傳說中的「密碼本」。密文在傳輸過程中是可能被第三方截獲的，關鍵就落在「密碼本」上，如果密碼本也被第三方截獲，則傳輸的密碼信息將被第三方破獲，所以經常看到電影、電視劇的情節中通過各種手段保護密碼本的安全送達。

非對稱加密技術很好的解決了對稱加密技術密鑰無法安全傳遞的問題。

非對稱加密有兩個密鑰，即公鑰（Public Key）和私鑰（Private Key），對數據進行加密和解密使用不同的密鑰。使用公鑰進行加密，使用私鑰進行解密。

非對稱加密演算法中私鑰就是一個隨機數，基於不同的演算法生成不同的隨機數，如：SHA256演算法生成的是256位的隨機數，通常是調用操作系統的隨機數生成器來生成私鑰，私鑰通過一定的加密演算法推導出公鑰，私鑰到公鑰的推導過程是單向的，也就是說公鑰無法反推導出私鑰。

基於非對稱加密演算法傳輸信息「hello world」的步驟。

（1）發送方使用接收方的公鑰對待發送信息「hello world」加密，此處需注意：信息發送給誰，使用誰的公鑰進行加密，公鑰是可以公開的，類似於銀行卡賬戶。

（2）發送方將加密後的密文通過網路發送給接收方。

（3）接收方接收到密文後，使用自己的私鑰對密文進行解密，從而獲得傳輸信息「hello world」。

採用非對稱加密演算法即使第三方在網路上截獲到密文，但其無法獲得接收方的私鑰，也就無法對密文進行解密，作為接收方務必保證自己私鑰的安全，所以非對稱加密技術解決了密鑰傳輸過程的安全性問題。

本文主要闡述對稱加密技術和非對稱加密技術的概念和特點，並舉例說明。對稱加密是通信雙方共用密鑰，無法保證密鑰的安全傳遞；非對稱加密使用接收方的公鑰對數據加密，接收方使用自己的私鑰解密，即使信息被第三方截獲，由於沒有接收方的私鑰，也無法破解密文。

⑺ 密碼學中的對稱加密和非對稱加密

一、對稱加密
概念：加密和解密用同一對密鑰的加密技術，叫對稱加密。
加密方式：DES、3DES、AES，安全性依次從低到高。
示意圖：

二、非對稱加密，也稱公開密鑰
概念：加密和解密用 不同的密鑰 的加密技術，叫非對稱加密。
典型的加密方式：RSA演算法
加密步驟：

三、兩種方式各自的缺點：

四銷迅模、混合密碼系統
概念：將對稱密碼和公鑰密碼的優勢相結合的方法
優點：解決了公鑰密碼速度慢的問題；通過公鑰密碼解決昌彎了對稱密碼的密鑰配送問題。
應用：網路上的密碼通信所用的SSL/TSL都運用了混合密碼系統。

會話密鑰的生成：

加密步驟：

最終，發出去的消息包括兩部分：

解密步驟：

示意圖：

1. 為什麼加密消息主體要用對稱加密？
因為消息主體信息量大，發送頻繁，而對稱加密速度快，效率高。

2. 為什麼加密會話密鑰要用非對稱加密？
因為會話密鑰一般比較短，而且通常只需要發送一次即可，所虧緩以對速度要求不高，但對安全性要求很高，非對稱加密滿足這個要求。

⑻ 簡要說說對稱加密和非對稱加密的原理以及區別是什麼

對稱加密的原理是數據發送方將明文（原始數據）和加密密鑰一起經過特殊加密演算法處理後，使其變成復雜的加密密文發送出去。接收方收到密文後，若想解讀原文，則需要使用加密密鑰及相同演算法的逆演算法對密文進行解密，才能使其恢復成可讀明文。

非對稱加密的原理是甲方首先生成一對密鑰同時將其中的一把作為公開密鑰；得到公開密鑰的乙方再使用該密鑰對需要加密的信息進行加密後再發送給甲方；甲方再使用哪鍵另一把對應的私有密鑰對加密後的信息進行解密，這樣就實現了機密數據傳輸。

對稱加密和非對稱加密的區別為：密鑰不同、安全性不同、數字簽名不同。

一、密鑰不同

1、對稱加密：對稱加密加密和解密使用同一個密鑰。

2、非對稱加密：非對稱加密加密和解密所使用的不是同一個密鑰，需要兩個密鑰來進行加密和解密。

二、安全性不同

1、對基緩銷稱加密：對稱加密如果用於通過網路傳輸加密文件，那麼不管使用任何方法將密鑰告訴對方，都有可能被竊聽。

2、非對稱加密：非對稱加密因為它包含有兩個密鑰，且僅有其中的「公鑰」是可以被公開的，接收方只需要使用自己已持有的私鑰進行解密，這樣就可以很好的避免密鑰在傳輸過程中產生的安全問題。

三搏游、數字簽名不同

1、對稱加密：對稱加密不可以用於數字簽名和數字鑒別。

2、非對稱加密：非對稱加密可以用於數字簽名和數字鑒別。

⑼ 什麼是對稱加密

對稱加密顧名思義就是加密和解密的密鑰是相同的。