在加密技術中把帶加密的消息稱為

1. 常見密碼技術簡介

##

密碼技術在網路傳輸安全上的應用

隨著互聯網電子商務和網路支付的飛速發展，互聯網安全已經是當前最重要的因素之一。作為一名合格的軟體開發工程師，有必要了解整個互聯網是如何來保證數據的安全傳輸的，本篇文章對網路傳輸安全體系以及涉及到的演算法知識做了一個簡要的介紹，希望大家能夠有一個初步的了解。

###密碼技術定義

簡單的理解，密碼技術就是編制密碼和破譯密碼的一門技術，也即是我們常說的加密和解密。常見的結構如圖：

其中涉及到的專業術語：

1.秘鑰：分為加密秘鑰和解密秘鑰，兩者相同的加密演算法稱為對稱加密，不同的稱為非對稱加密；

2.明文：未加密過的原文信息，不可以被泄露；

3.密文：經過加密處理後的信息，無法從中獲取有效的明文信息；

4.加密：明文轉成密文的過程，密文的長度根據不同的加密演算法也會有不同的增量；

5.解密：密文轉成明文的過程；

6.加密/解密演算法：密碼系統使用的加密方法和解密方法；

7.攻擊：通過截獲數據流、釣魚、木馬、窮舉等方式最終獲取秘鑰和明文的手段。

###密碼技術和我們的工作生活息息相關

在我們的日常生活和工作中，密碼技術的應用隨處可見，尤其是在互聯網系統上。下面列舉幾張比較有代表性的圖片，所涉及到的知識點後面都會一一講解到。

1.12306舊版網站每次訪問時，瀏覽器一般會提示一個警告，是什麼原因導致的？ 這樣有什麼風險呢？

2.360瀏覽器瀏覽HTTPS網站時，點開地址欄的小鎖圖標會顯示加密的詳細信息，比如網路的話會顯示```AES_128_GCM、ECDHE_RSA```，這些是什麼意思？

3.在Mac系統的鑰匙串里有很多的系統根證書，展開後有非常多的信息，這些是做什麼用的？

4.去銀行開通網上支付都會附贈一個U盾，那U盾有什麼用呢？

##如何確保網路數據的傳輸安全

接下來我們從實際場景出發，以最常見的客戶端Client和服務端Server傳輸文件為例來一步步了解整個安全體系。

####1. 保密性

首先客戶端要把文件送到服務端，不能以明文形式發送，否則被黑客截獲了數據流很容易就獲取到了整個文件。也就是文件必須要確保保密性，這就需要用到對稱加密演算法。 

** 對稱加密： **加密和解密所使用的秘鑰相同稱為對稱加密。其特點是速度快、效率高，適用於對較大量的數據進行加密。常見的對稱加密演算法有DES、3DES、AES、TDEA、RC5等，讓我們了解下最常見的3DES和AES演算法：

** DES(Data Encryption Standard)： **1972年由美國IBM研製，數學原理是將明文以8位元組分組（不足8位可以有不同模式的填充補位），通過數學置換和逆置換得到加密結果，密文和明文長度基本相同。秘鑰長度為8個位元組，後有了更安全的一個變形，使用3條秘鑰進行三次加密，也就是3DES加密。

**3DES：**可以理解為對明文進行了三次DES加密，增強了安全程度。

** AES(Advanced Encryption Standard)： **2001年由美國發布，2002年成為有效標准，2006年成為最流行的對稱加密演算法之一。由於安全程度更高，正在逐步替代3DES演算法。其明文分組長度為16位元組，秘鑰長度可以為16、24、32(128、192、256位)位元組，根據秘鑰長度，演算法被稱為AES-128、AES-192和AES-256。

對稱加密演算法的入參基本類似，都是明文、秘鑰和模式三個參數。可以通過網站進行模擬測試：[http://tool.chacuo.net/crypt3des]()。其中的模式我們主要了解下ECB和CBC兩種簡單模式，其它有興趣可自行查閱。

** ECB模式(Electronic Codebook Book)： **這種模式是將明文分成若干小段，然後對每一段進行單獨的加密，每一段之間不受影響，可以單獨的對某幾段密文進行解密。

** CBC模式(Cipher Block Chaining)： **這種模式是將明文分成若干小段，然後每一段都會和初始向量(上圖的iv偏移量)或者上一段的密文進行異或運算後再進行加密，不可以單獨解密某一斷密文。

 ** 填充補位： **常用為PKCS5Padding，規則為缺幾位就在後面補幾位的所缺位數。，比如明文數據為```/x01/x01/x01/x01/x01/x01```6個位元組，缺2位補```/x02```，補完位```/x01/x01/x01/x01/x01/x01/x02/x02```。解密後也會按照這個規則進行逆處理。需要注意的是：明文為8位時也需要在後面補充8個```/x08```。

####2. 真實性

客戶端有了對稱秘鑰，就需要考慮如何將秘鑰送到服務端，問題跟上面一樣：不能以明文形式直接傳輸，否則還是會被黑客截獲到。這里就需要用到非對稱加密演算法。

** 非對稱加密： **加密和解密秘鑰不同，分別稱為公開秘鑰(publicKey)和私有秘鑰(privateKey)。兩者成對出現，公鑰加密只能用私鑰解密，而私鑰加密也只能用公鑰加密。兩者不同的是：公鑰是公開的，可以隨意提供給任何人，而私鑰必須保密。特點是保密性好，但是加密速度慢。常見的非對稱加密演算法有RSA、ECC等；我們了解下常見的RSA演算法：

** RSA(Ron Rivest、Adi Shamir、Leonard Adleman)： **1977年由麻省理工學院三人提出，RSA就是他們三個人的姓氏開頭字母拼在一起組成的。數學原理是基於大數分解。類似於```100=20x5```，如果只知道100的話，需要多次計算才可以試出20和5兩個因子。如果100改為極大的一個數，就非常難去試出真正的結果了。下面是隨機生成的一對公私鑰:

這是使用公鑰加密後結果：

RSA的這種特性就可以保證私鑰持有者的真實性，客戶端使用公鑰加密文件後，黑客就算截獲到數據因為沒有私鑰也是無法解密的。

** Tips： **

+** 不使用對稱加密，直接用RSA公私鑰進行加密和解密可以嗎？ **

答案：不可以，第一是因為RSA加密速度比對稱加密要慢幾十倍甚至幾百倍以上，第二是因為RSA加密後的數據量會變大很多。

+** 由服務端生成對稱秘鑰，然後用私鑰加密，客戶端用公鑰解密這樣來保證對稱秘鑰安全可行嗎？ **

答案：不可行，因為公鑰是公開的，任何一個人都可以拿到公鑰解密獲取對稱秘鑰。

####3. 完整性

當客戶端向服務端發送對稱秘鑰加密後的文件時，如果被黑客截獲，雖然無法解密得到對稱秘鑰。但是黑客可以用服務端公鑰加密一個假的對稱秘鑰，並用假的對稱秘鑰加密一份假文件發給服務端，這樣服務端會仍然認為是真的客戶端發送來的，而並不知道閱讀的文件都已經是掉包的了。

這個問題就需要用到散列演算法，也可以譯為Hash。常見的比如MD4、MD5、SHA-1、SHA-2等。

** 散列演算法(哈希演算法)： **簡單的說就是一種將任意長度的消息壓縮到某一固定長度的消息摘要的函數。而且該過程是不可逆的，無法通過摘要獲得原文。

** SHA-1(Secure Hash Algorithm 1)： **由美國提出，可以生成一個20位元組長度的消息摘要。05年被發現了針對SHA-1的有效攻擊方法，已經不再安全。2010年以後建議使用SHA-2和SHA-3替代SHA-1。

** SHA-2(Secure Hash Algorithm 2)： **其下又分為六個不同演算法標准：SHA-224、SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-512/224、SHA512/256。其後面數字為摘要結果的長度，越長的話碰撞幾率越小。SHA-224的使用如下圖：

客戶端通過上面的散列演算法可以獲取文件的摘要消息，然後用客戶端私鑰加密後連同加密的文件發給服務端。黑客截獲到數據後，他沒有服務端私鑰無法獲取到對稱秘鑰，也沒有客戶端私鑰無法偽造摘要消息。如果再像上面一樣去掉包文件，服務端收到解密得到摘要消息一對比就可以知道文件已經被掉包篡改過了。

這種用私鑰對摘要消息進行加密的過程稱之為數字簽名，它就解決了文件是否被篡改問題，也同時可以確定發送者身份。通常這么定義：

** 加密： **用公鑰加密數據時稱為加密。

** 簽名： **用私鑰加密數據時稱為簽名。

####4. 信任性

我們通過對稱加密演算法加密文件，通過非對稱加密傳輸對稱秘鑰，再通過散列演算法保證文件沒被篡改過和發送者身份。這樣就安全了嗎？

答案是否定的，因為公鑰是要通過網路送到對方的。在這期間如果出現問題會導致客戶端收到的公鑰並不一定是服務端的真實公鑰。常見的** 中間人攻擊 **就是例子：

** 中間人攻擊MITM(Man-in-the-MiddleAttack)： **攻擊者偽裝成代理伺服器，在服務端發送公鑰證書時，篡改成攻擊者的。然後收到客戶端數據後使用攻擊者私鑰解密，再篡改後使用攻擊者私鑰簽名並且將攻擊者的公鑰證書發送給伺服器。這樣攻擊者就可以同時欺騙雙方獲取到明文。

這個風險就需要通過CA機構對公鑰證書進行數字簽名綁定公鑰和公鑰所屬人，也就是PKI體系。

** PKI(Privilege Management Infrastructure)： **支持公鑰管理並能支持認證、加密、完整性和可追究性的基礎設施。可以說整個互聯網數據傳輸都是通過PKI體系進行安全保證的。

** CA(Certificate Authority)： **CA機構就是負責頒發證書的，是一個比較公認的權威的證書發布機構。CA有一個管理標准：WebTrust。只有通過WebTrust國際安全審計認證，根證書才能預裝到主流的瀏覽器而成為一個全球可信的認證機構。比如美國的GlobalSign、VeriSign、DigiCert，加拿大的Entrust。我國的CA金融方面由中國人民銀行管理CFCA，非金融CA方面最初由中國電信負責建設。

CA證書申請流程：公司提交相應材料後，CA機構會提供給公司一張證書和其私鑰。會把Issuer,Public key,Subject,Valid from,Valid to等信息以明文的形式寫到證書裡面，然後用一個指紋演算法計算出這些數字證書內容的一個指紋，並把指紋和指紋演算法用自己的私鑰進行加密。由於瀏覽器基本都內置了CA機構的根證書，所以可以正確的驗證公司證書指紋（驗簽），就不會有安全警告了。

但是：所有的公司其實都可以發布證書，甚至我們個人都可以隨意的去發布證書。但是由於瀏覽器沒有內置我們的根證書，當客戶端瀏覽器收到我們個人發布的證書後，找不到根證書進行驗簽，瀏覽器就會直接警告提示，這就是之前12306打開會有警告的原因。這種個人發布的證書，其實可以通過系統設置為受信任的證書去消除這個警告。但是由於這種證書機構的權威性和安全性難以信任，大家最好不要這么做。

我們看一下網路HTTPS的證書信息：

其中比較重要的信息：

簽發機構：GlobalSign Root CA；

有效日期：2018-04-03到2019-05-26之間可用；

公鑰信息：RSA加密，2048位；

數字簽名：帶 RSA 加密的 SHA-256 ( 1.2.840.113549.1.1.11 )

綁定域名：再進行HTTPS驗證時，如果當前域名和證書綁定域名不一致，也會出現警告；

URI：在線管理地址。如果當前私鑰出現了風險，CA機構可以在線吊銷該證書。

####5. 不可抵賴性

看起來整個過程都很安全了，但是仍存在一種風險：服務端簽名後拒不承認，歸咎於故障不履行合同怎麼辦。

解決方法是採用數字時間戳服務：DTS。

** DTS(digital time-stamp)： **作用就是對於成功的電子商務應用，要求參與交易各方不能否認其行為。一般來說，數字時間戳產生的過程為：用戶首先將需要加時間戳的文件用Hash演算法運算形成摘要，然後將該摘要發送到DTS。DTS在加入了收到文件摘要的日期和事件信息後再對該文件進行數字簽名，然後送達用戶。

####6. 再次認證

我們有了數字證書保證了身份的真實性，又有了DTS提供的不可抵賴性。但是還是不能百分百確定使用私鑰的就是合法持有者。有可能出現被別人盜用私鑰進行交易的風險。

解決這個就需要用到強口令、認證令牌OTP、智能卡、U盾或生物特徵等技術對使用私鑰的當前用戶進行認證，已確定其合法性。我們簡單了解下很常見的U盾。

** USB Key(U盾)： **剛出現時外形比較像U盤，安全性能像一面盾牌，取名U盾。其內部有一個只可寫不可讀的區域存儲著用戶的私鑰(也有公鑰證書)，銀行同樣也擁有一份。當進行交易時，所有涉及到私鑰的運算都在U盾內部進行，私鑰不會泄露。當交易確認時，交易的詳細數據會顯示到U盾屏幕上，確認無誤後通過物理按鍵確認就可以成功交易了。就算出現問題黑客也是無法控制U盾的物理按鍵的，用戶可以及時取消避免損失。有的U盾裡面還有多份證書，來支持國密演算法。

** 國密演算法： **國家密碼局針對各種演算法制定了一些列國產密碼演算法。具體包括：SM1對稱加密演算法、SM2公鑰演算法、SM3摘要演算法、SM4對稱加密演算法、ZUC祖沖之演算法等。這樣可以對國產固件安全和數據安全進行進一步的安全控制。

## HTTPS分析

有了上面的知識，我們可以嘗試去分析下HTTPS的整個過程，用Wireshark截取一次HTTPS報文：

Client Hello: 客戶端發送Hello到服務端443埠，裡麵包含了隨機數、客戶端支持的加密演算法、客戶端的TLS版本號等；

Server Hello: 服務端回應Hello到客戶端，裡麵包含了服務端選擇的加密套件、隨機數等；

Certificate： 服務端向客戶端發送證書

服務端計算對稱秘鑰：通過ECDH演算法得到對稱秘鑰

客戶端計算對稱秘鑰：通過ECDH演算法得到對稱秘鑰

開始用對稱秘鑰進行加密傳輸數據

其中我們又遇到了新的演算法：DH演算法

** DH(Diffie-Hellman)： **1976年由Whitefield與Martin Hellman提出的一個奇妙的秘鑰交換協議。這個機制的巧妙在於可以通過安全的方式使雙方獲得一個相同的秘鑰。數學原理是基於原根的性質，如圖：

*** DH演算法的用處不是為了加密或解密消息，而是用於通信雙方安全的交換一個相同的秘鑰。 ***

** ECDH： **基於ECC(橢圓曲線密碼體制)的DH秘鑰交換演算法，數學原理是基於橢圓曲線上的離散對數問題。

** ECDHE： **字面少了一個E，E代表了臨時。在握手流程中，作為伺服器端，ECDH使用證書公鑰代替Pb，使用自身私鑰代替Xb。這個演算法時伺服器不發送server key exchange報文，因為發送certificate報文時，證書本身就包含了Pb信息。

##總結

| 演算法名稱  | 特點 | 用處 | 常用演算法名 |

| --- | :--- | :---: | ---: |

| 對稱加密  | 速度快，效率高| 用於直接加密文件 | 3DES、AES、RC4 |

| 非對稱加密  | 速度相對慢，但是確保安全 | 構建CA體系 | RSA、ECC |

| 散列演算法 | 算出的摘要長度固定，不可逆 | 防止文件篡改 | SHA-1、SHA-2 |

| DH演算法 | 安全的推導出對稱秘鑰 | 交換對稱秘鑰 | ECDH |

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2. 二、填空題 (每小題 1.5 分，共 30 分) 1、在密碼學中我們通常將源信息稱為_____，將加密後的信息稱為____

在密碼學中通常將源信息稱為（明文），將加密後的信息的稱為（密文）。這個變換處理過程稱為（加密過程），它的逆過程稱為（解密過程）。

3. 加密技術分為兩類即什麼和什麼

對數據加密的技術分為兩類，即對稱加密（私人密鑰加密）和非對稱加密（公開密鑰加密）。

加密技術是電子商務採取的主要安全保密措施，是最常用的安全保密手段，利用技術手段把重要的數據變為亂碼（加密）傳送，到達目的地後再用相同或不同的手段還原（解密）。加密技術的應用是多方面的，但最為廣嫌搏衡泛的還是在電子商務和VPN上的應用，深受廣大用戶的喜愛。

對稱加密以數據加密標准芹做（DES，Data Encryption Standard）演算法為典型代表，非對稱加密通常以RSA（Rivest Shamir Adleman）演算法為代表。對稱加密的加密密鑰和解密密鑰相同，而非對稱加密的加密密鑰和解密密鑰不同，加密密鑰可以公開而解密密鑰需要保密。

4. 數據加密

數據加密技術是指將一個信息或稱明文，經過加密鑰匙及加密函數轉換，變成無意義的密文，而接收方則將此密文經過解密函數、解密鑰匙還原成明文。加密技術廣泛用於網路數據的安全領域。

數據加密技術要求只有在指定的用戶或網路下，才能解除密碼而獲得原來的數據，這就需要給數據發送方和接受方以一些特殊的信息用於加解密，這就是所謂的密鑰。其密鑰的值是從大量的隨機數中選取的。按加密演算法分為專用密鑰和公開密鑰兩種。

1）專用密鑰，又稱為對稱密鑰或單密鑰，加密和解密時使用同一個密鑰，即同一個演算法。如DES和MIT的Kerberos演算法。專用密鑰是最簡單方式，通信雙方必須交換彼此密鑰，當需給對方發信息時，用自己的加密密鑰進行加密，而在接收方收到數據後，用對方所給的密鑰進行解密。當一個文本要加密傳送時，該文本用密鑰加密構成密文，密文在信道上傳送，收到密文後用同一個密鑰將密文解出來，形成普通文體供閱讀。由於對稱密鑰運算量小、速度快、安全強度高，因而目前仍廣泛被採用。

2）公開密鑰，又稱非對稱密鑰，加密和解密時使用不同的密鑰，即不同的演算法，雖然兩者之間存在一定的關系，但不可能輕易地從一個推導出另一個。有一把公用的加密密鑰，有多把解密密鑰，如RSA演算法。公開密鑰由於兩個密鑰（加密密鑰和解密密鑰）各不相同，因而可以將一個密鑰公開，而將另一個密鑰保密，同樣可以起到加密的作用。在這種編碼過程中，一個密碼用來加密消息，而另一個密碼用來解密消息。在兩個密鑰中有一種關系，通常是數學關系。公鑰和私鑰都是一組十分長的、數字上相關的素數（是另一個大數字的因數）。有一個密鑰不足以翻譯出消息，因為用一個密鑰加密的消息只能用另一個密鑰才能解密。每個用戶可以得到唯一的一對密鑰，一個是公開的，另一個是保密的。公共密鑰保存在公共區域，可在用戶中傳遞，甚至可印在報紙上面。而私鑰必須存放在安全保密的地方。任何人都可以有你的公鑰，但是只有你一個人能有你的私鑰。它的工作過程是：「你要我聽你的嗎？除非你用我的公鑰加密該消息，我就可以聽你的，因為我知道沒有別人在偷聽。只有我的私鑰（其他人沒有）才能解密該消息，所以我知道沒有人能讀到這個消息。我不必擔心大家都有我的公鑰，因為它不能用來解密該消息。」公開密鑰的加密機制雖提供了良好的保密性，但難以鑒別發送者，即任何得到公開密鑰的人都可以生成和發送報文。數字簽名機制提供了一種鑒別方法，以解決偽造、抵賴、冒充和篡改等問題。

5. 加密技術詳細資料大全

加密技術是電子商務採取的主要安全保密措施，是最常用的安全保密手段，利用技術手段把重要的數據變為亂碼（加密）傳送，到達目的地後再用相同或不同的手段還原（解密）。加密技術的套用是多方面的，但最為廣泛的還是在電子商務和VPN上的套用，深受廣大用戶的喜愛。

基本介紹

• 中文名 ：加密技術
• 外文名 ：encrpytion tachniques
• 兩個元素 ：演算法和密鑰
• 技術 ：對稱密碼編碼技術

兩個元素,分類,對稱加密,非對稱,功能作用,四種類型,加密套用,

兩個元素

加密技術包括兩個元素：演算法和密鑰。演算法是將普通的文本（或者可以理解的信息）與一串數字（密鑰）的結合，產生不可理解的密文的步驟，密鑰是用來對數據進行編碼和解碼的一種演算法。在安全保密中，可通過適當的密鑰加密技術和管理機制來保證網路的信息通訊安全前姿明。密鑰加密技術的密碼體制分為對稱密鑰體制和非對稱密鑰體制兩種。相應地，對數據加密的技術分為兩類，即對稱加密（私人密鑰加密）和非對稱加密（公開密鑰加密）。對稱加密以數據加密標准（DES，Data Encryption Standard）演算法為典型代表，非對稱加密通常以RSA（Rivest Shamir Adleman）演算法為代表。對稱加密的加密密鑰和解密密鑰相同，而非對稱加密的加密密鑰和解密密鑰不同，加密密鑰可以公開而解密密鑰需要保密。

分類

對稱加密

對稱加密採用了對稱密碼編碼技術，它的特點是檔案加密和解密使用相同的密鑰，即加密密鑰也可以用作解密密鑰，這種方法在密碼學中叫做對稱加密演算法，對稱加密演算法使用起來簡單快捷，密鑰較短，且破譯困難，除了數據加密標准（DES），另一個對稱密鑰加密系統是國際數據加密演算法（IDEA），它比DES的加密性慧告好，而且對計算機功能要求也沒有那麼高。IDEA加密標准由PGP（Pretty Good Privacy）系統使用。

非對稱

1976年，美國學者Dime和Henman為解決信息公開傳送和密鑰管理問題，提出一種新的密鑰交換協定，允許在不安全的媒體上的通訊雙方交換信息，安全地達成一致的密鑰，這就是「公開密鑰系統」。相對於「對稱加密演算法」這種方法也叫做「非對稱加密演算法」。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。

功能作用

PKI（Public Key Infrastructure 的縮寫）是一種遵循既定標準的密鑰管理平台,它能夠為所有網路套用提供加密和數字簽名等密碼服務及所必需的密鑰和證書管理體系。 原有的單密鑰加密技術採用特定加密密鑰加密冊高數據，而解密時用於解密的密鑰與加密密鑰相同，這稱之為對稱型加密演算法。採用此加密技術的理論基礎的加密方法如果用於網路傳輸數據加密，則不可避免地出現安全漏洞。因為在傳送加密數據的同時，也需要將密鑰通過網路傳輸通知接收者，第三方在截獲加密數據的同時，只需再截取相應密鑰即可將數據解密使用或進行非法篡改。 區別於原有的單密鑰加密技術，PKI採用非對稱的加密演算法，即由原文加密成密文的密鑰不同於由密文解密為原文的密鑰，以避免第三方獲取密鑰後將密文解密。

四種類型

1、無客戶端SSL：SSL的原始套用。在這種套用中，一台主機計算機在加密的鏈路上直接連線到一個來源(如Web伺服器、郵件伺服器、目錄等)。 2、配置VPN設備的無客戶端SSL：這種使用SSL的方法對於主機來說與第一種類似。但是，加密通訊的工作是由VPN設備完成的，而不是由線上資源完成的(如Web或者郵件伺服器)。 3、主機至網路：在上述兩個方案中，主機在一個加密的頻道直接連線到一個資源。在這種方式中，主機運行客戶端軟體(SSL或者IPsec客戶端軟體)連線到一台VPN設備並且成為包含這個主機目標資源的那個網路的一部分。 SSL：由於設定簡單，SSL已經成為這種類型的VPN的事實上的選擇。客戶端軟體通常是很小的基於Java的程式。用戶甚至可能都注意不到。 IPsec：在SSL成為創建主機至網路的流行方式之前，要使用IPsec客戶端軟體。IPsec仍在使用，但是，它向用戶提供了許多設定選擇，容易造成混淆。 4、網路至網路：有許多方法能夠創建這種類型加密的隧道VPN.但是，要使用的技術幾乎總是IPsec.

加密套用

加密技術的套用是多方面的，但最為廣泛的還是在電子商務和VPN上的套用，下面就分別簡敘。 在電子商務方面的套用 電子商務（E-business）要求顧客可以在網上進行各種商務活動，不必擔心自己的信用卡會被人盜用。在過去，用戶為了防止信用卡的號碼被竊取到，一般是通過電話訂貨，然後使用用戶的信用卡進行付款。現在人們開始用RSA（一種公開/私有密鑰）的加密技術，提高信用卡交易的安全性，從而使電子商務走向實用成為可能。 許多人都知道NETSCAPE公司是Inter商業中領先技術的提供者，該公司提供了一種基於RSA和保密密鑰的套用於網際網路的技術，被稱為安全插座層（Secure Sockets Layer，SSL）。 也許很多人知道Socket，它是一個編程界面，並不提供任何安全措施，而SSL不但提供編程界面，而且向上提供一種安全的服務，SSL3.0現在已經套用到了伺服器和瀏覽器上，SSL2.0則只能套用於伺服器端。 SSL3.0用一種電子證書（electric certificate）來實行身份進行驗證後，雙方就可以用保密密鑰進行安全的會話了。它同時使用「對稱」和「非對稱」加密方法，在客戶與電子商務的伺服器進行溝通的過程中，客戶會產生一個Session Key，然後客戶用伺服器端的公鑰將Session Key進行加密，再傳給伺服器端，在雙方都知道Session Key後，傳輸的數據都是以Session Key進行加密與解密的，但伺服器端發給用戶的公鑰必需先向有關發證機關申請，以得到公證。 基於SSL3.0提供的安全保障，用戶就可以自由訂購商品並且給出信用卡號了，也可以在網上和合作夥伴交流商業信息並且讓供應商把訂單和收貨單從網上發過來，這樣可以節省大量的紙張，為公司節省大量的電話、傳真費用。在過去，電子信息交換（Electric Data Interchange，EDI）、信息交易（information transaction）和金融交易（financial transaction）都是在專用網路上完成的，使用專用網的費用大大高於網際網路。正是這樣巨大的誘惑，才使人們開始發展網際網路上的電子商務，但不要忘記數據加密。 在VPN中的套用 現在，越多越多的公司走向國際化，一個公司可能在多個國家都有辦事機構或銷售中心，每一個機構都有自己的區域網路LAN（Local Area Neork），但在當今的網路社會人們的要求不僅如此，用戶希望將這些LAN連結在一起組成一個公司的廣域網，這個在現在已不是什麼難事了。 事實上，很多公司都已經這樣做了，但他們一般使用租用專用線路來連結這些區域網路 ，他們考慮的就是網路的安全問題。現在具有加密/解密功能的路由器已到處都是，這就使人們通過網際網路連線這些區域網路成為可能，這就是我們通常所說的虛擬專用網（Virtual Private Neork ，VPN）。當數據離開發送者所在的區域網路時，該數據首先被用戶湍連線到網際網路上的路由器進行硬體加密，數據在網際網路上是以加密的形式傳送的，當達到目的LAN的路由器時，該路由器就會對數據進行解密，這樣目的LAN中的用戶就可以看到真正的信息了。

6. 信息加密技術的加密技術分析

加密就是通過密碼算術對數據進行轉化，使之成為沒有正確密鑰任何人都無法讀懂的報文。而這些以無法讀懂的形式出現的數據一般被稱為密文。為了讀懂報文，密文必須重新轉變為它的最初形式--明文。而含有用來以數學方式轉換報文的雙重密碼就是密鑰。在這種情況下即使一則信息被截獲並閱讀，這則信息也是毫無利用價值的。而實現這種轉化的演算法標准，據不完全統計，到現在為止已經有近200多種。在這里，主要介紹幾種重要的標准。按照國際上通行的慣例，將這近200種方法按照雙方收發的密鑰是否相同的標准劃分為兩大類：一種是常規演算法（也叫私鑰加密演算法或對稱加密演算法），其特徵是收信方和發信方使用相同的密鑰，即加密密鑰和解密密鑰是相同或等價的。比較著名的常規密碼演算法有：美國的DES及其各種變形，比如3DES、GDES、New DES和DES的前身Lucifer； 歐洲的IDEA；日本的FEAL N、LOKI?91、Skipjack、RC4、RC5以及以代換密碼和轉輪密碼為代表的古典密碼等。在眾多的常規密碼中影響最大的是DES密碼，而最近美國NIST（國家標准與技術研究所）推出的AES將有取代DES的趨勢，後文將作出詳細的分析。常規密碼的優點是有很強的保密強度，且經受住時間的檢驗和攻擊，但其密鑰必須通過安全的途徑傳送。因此，其密鑰管理成為系統安全的重要因素。另外一種是公鑰加密演算法（也叫非對稱加密演算法）。其特徵是收信方和發信方使用的密鑰互不相同，而且幾乎不可能從加密密鑰推導解密密鑰。比較著名的公鑰密碼演算法有：RSA、背包密碼、McEliece密碼、Diffe Hellman、Rabin、Ong Fiat Shamir、零知識證明的演算法、橢圓曲線、EIGamal演算法等等⑷。最有影響的公鑰密碼演算法是RSA，它能抵抗到目前為止已知的所有密碼攻擊，而最近勢頭正勁的ECC演算法正有取代RSA的趨勢。公鑰密碼的優點是可以適應網路的開放性要求，且密鑰管理問題也較為簡單，尤其可方便的實現數字簽名和驗證。但其演算法復雜，加密數據的速率較低。盡管如此，隨著現代電子技術和密碼技術的發展，公鑰密碼演算法將是一種很有前途的網路安全加密體制。這兩種演算法各有其短處和長處，在下面將作出詳細的分析。 在私鑰加密演算法中，信息的接受者和發送者都使用相同的密鑰，所以雙方的密鑰都處於保密的狀態，因為私鑰的保密性必須基於密鑰的保密性，而非演算法上。這在硬體上增加了私鑰加密演算法的安全性。但同時我們也看到這也增加了一個挑戰：收發雙方都必須為自己的密鑰負責，這種情況在兩者在地理上分離顯得尤為重要。私鑰演算法還面臨這一個更大的困難，那就是對私鑰的管理和分發十分的困難和復雜，而且所需的費用十分的龐大。比如說，一個n個用戶的網路就需要派發n(n-1)/2個私鑰，特別是對於一些大型的並且廣域的網路來說，其管理是一個十分困難的過程，正因為這些因素從而決定了私鑰演算法的使用范圍。而且，私鑰加密演算法不支持數字簽名，這對遠距離的傳輸來說也是一個障礙。另一個影響私鑰的保密性的因素是演算法的復雜性。現今為止，國際上比較通行的是DES、3DES以及最近推廣的AES。
數據加密標准（Data Encryption Standard）是IBM公司1977年為美國政府研製的一種演算法。DES是以56 位密鑰為基礎的密碼塊加密技術。它的加密過程一般如下：
① 一次性把64位明文塊打亂置換。
② 把64位明文塊拆成兩個32位塊；
③ 用機密DES密鑰把每個32位塊打亂位置16次；
④ 使用初始置換的逆置換。
但在實際應用中，DES的保密性受到了很大的挑戰，1999年1月，EFF和分散網路用不到一天的時間，破譯了56位的DES加密信息。DES的統治地位受到了嚴重的影響，為此，美國推出DES的改進版本-- 三重加密（triple Data Encryption Standard）即在使用過程中，收發雙方都用三把密鑰進行加解密，無疑這種3*56式的加密方法大大提升了密碼的安全性，按現在的計算機的運算速度，這種破解幾乎是不可能的。但是我們在為數據提供強有力的安全保護的同時，也要化更多的時間來對信息進行三次加密和對每個密層進行解密。同時在這種前提下，使用這種密鑰的雙發都必須擁有3個密鑰，如果丟失了其中任何一把，其餘兩把都成了無用的密鑰。這樣私鑰的數量一下又提升了3倍，這顯然不是我們想看到的。於是美國國家標准與技術研究所推出了一個新的保密措施來保護金融交易。高級加密標准（Advanced Encryption Standard）美國國家技術標准委員會(NIST)在2000年10月選定了比利時的研究成果Rijndael作為AES的基礎。Rijndael是經過三年漫長的過程，最終從進入候選的五種方案中挑選出來的。
AES內部有更簡潔精確的數學演算法,而加密數據只需一次通過。AES被設計成高速，堅固的安全性能，而且能夠支持各種小型設備。AES與3DES相比，不僅是安全性能有重大差別，使用性能和資源有效利用上也有很大差別。雖然到現在為止，我還不了解AES的具體演算法但是從下表可以看出其與3DES的巨大優越性。
還有一些其他的一些演算法，如美國國家安全局使用的飛魚（Skipjack）演算法，不過它的演算法細節始終都是保密的，所以外人都無從得知其細節類容；一些私人組織開發的取代DES的方案：RC2、RC4、RC5等。 面對在執行過程中如何使用和分享密鑰及保持其機密性等問題，1975年Whitefield Diffe和Marti Hellman提出了公開的密鑰密碼技術的概念，被稱為Diffie-Hellman技術。從此公鑰加密演算法便產生了。
由於採取了公共密鑰，密鑰的管理和分發就變得簡單多了，對於一個n個用戶的網路來說，只需要2n個密鑰便可達到密度。同時使得公鑰加密法的保密性全部集中在及其復雜的數學問題上，它的安全性因而也得到了保證。但是在實際運用中，公共密鑰加密演算法並沒有完全的取代私鑰加密演算法。其重要的原因是它的實現速度遠遠趕不上私鑰加密演算法。又因為它的安全性，所以常常用來加密一些重要的文件。自公鑰加密問世以來，學者們提出了許多種公鑰加密方法，它們的安全性都是基於復雜的數學難題。根據所基於的數學難題來分類，有以下三類系統目前被認為是安全和有效的：大整數因子分解系統(代表性的有RSA)、橢圓曲線離散對數系統(ECC)和離散對數系統 (代表性的有DSA)，下面就作出較為詳細的敘述。
RSA演算法是由羅納多·瑞維斯特（Rivet）、艾迪·夏彌爾（Shamir）和里奧納多·艾德拉曼（Adelman）聯合推出的，RAS演算法由此而得名。它的安全性是基於大整數素因子分解的困難性，而大整數因子分解問題是數學上的著名難題，至今沒有有效的方法予以解決，因此可以確保RSA演算法的安全性。RSA系統是公鑰系統的最具有典型意義的方法，大多數使用公鑰密碼進行加密和數字簽名的產品和標准使用的都是RSA演算法。它得具體演算法如下：
① 找兩個非常大的質數，越大越安全。把這兩個質數叫做P和Q。
② 找一個能滿足下列條件得數字E：
A． 是一個奇數。
B． 小於P×Q。
C． 與（P－1）×（Q－1）互質，只是指E和該方程的計算結果沒有相同的質數因子。
③ 計算出數值D，滿足下面性質：（（D×E）－1）能被（P－1）×（Q－1）整除。
公開密鑰對是（P×Q，E）。
私人密鑰是D。
公開密鑰是E。
解密函數是：
假設T是明文，C是密文。
加密函數用公開密鑰E和模P×Q；
加密信息=（TE）模P×Q。
解密函數用私人密鑰D和模P×Q；
解密信息=（CD）模P×Q。
橢圓曲線加密技術（ECC）是建立在單向函數（橢圓曲線離散對數）得基礎上，由於它比RAS使用得離散對數要復雜得多。而且該單向函數比RSA得要難，所以與RSA相比，它有如下幾個優點：
安全性能更高 加密演算法的安全性能一般通過該演算法的抗攻擊強度來反映。ECC和其他幾種公鑰系統相比，其抗攻擊性具有絕對的優勢。如160位 ECC與1024位 RSA有相同的安全強度。而210位 ECC則與2048bit RSA具有相同的安全強度。
計算量小，處理速度快 雖然在RSA中可以通過選取較小的公鑰（可以小到3）的方法提高公鑰處理速度，即提高加密和簽名驗證的速度，使其在加密和簽名驗證速度上與ECC有可比性，但在私鑰的處理速度上（解密和簽名），ECC遠比RSA、DSA快得多。因此ECC總的速度比RSA、DSA要快得多。
存儲空間佔用小 ECC的密鑰尺寸和系統參數與RSA、DSA相比要小得多，意味著它所佔的存貯空間要小得多。這對於加密演算法在IC卡上的應用具有特別重要的意義。
帶寬要求低 當對長消息進行加解密時，三類密碼系統有相同的帶寬要求，但應用於短消息時ECC帶寬要求卻低得多。而公鑰加密系統多用於短消息，例如用於數字簽名和用於對對稱系統的會話密鑰傳遞。帶寬要求低使ECC在無線網路領域具有廣泛的應用前景。
ECC的這些特點使它必將取代RSA，成為通用的公鑰加密演算法。比如SET協議的制定者已把它作為下一代SET協議中預設的公鑰密碼演算法。