⑴ 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：
⑵ 在對信息進行加密時,對稱密碼演算法適合處理什麼類型的信息
對稱密碼演算法，又稱對稱加密演算法，是一種加密和解密過程中使用相同密鑰的加密演算法。由於對稱加密演算法的計算速度快且加密效率較高，它通常適合處理以下類型的信息：
1. 大量數據賣判：對於需要加密大量數據的場景，如文件存儲、資料庫加密等，對稱加密演算法是一個很好的選擇。由於其加密和解密速度快，對稱加密演算法可以在很短的時間內處理大量數據，降低系統的延遲。
2. 實時通信：在實時通信場景中，如語音通話、即時消息等，對稱鋒孝加密演算法可以提供低延遲的加密解密服務。這有助銀配稿於保持實時通信的流暢性和用戶體驗。
3. 傳輸層安全：在網路傳輸中，對稱加密演算法可以確保數據的安全性和完整性。例如，傳輸層安全協議（TLS）就使用了對稱加密演算法來加密客戶端和伺服器之間的通信數據。
然而，對稱加密演算法的一個缺點是密鑰管理問題。在數據傳輸過程中，雙方需要共享相同的密鑰。密鑰的傳輸和管理可能帶來安全隱患。為解決這個問題，通常採用非對稱加密演算法（如RSA）在安全信道上交換對稱加密密鑰，之後使用對稱加密演算法進行數據加密。這種組合方式充分發揮了對稱加密演算法和非對稱加密演算法的優勢，實現了高效且安全的數據加密通信。
⑶ 003 國密演算法【技術】
國密演算法：國家密碼局認定的國產密碼演算法，即商用密碼。
非對稱密碼（公鑰演算法）：SM2，SM9
對稱密碼（分組密碼，序列密碼）：SM1，SM4，SM7，ZUC
雜湊演算法（散列，哈希演算法）：SM3
概述 ： 對稱加密演算法（分組密碼） ，分組長度128位，密鑰長度128位， 演算法不公開 ，通過加密晶元的介面進行調用。
場景 ：採用該演算法已經研製了系列晶元、智能IC卡、智能密碼鑰匙、加密卡、加密機等安全產品，廣泛應用於電子政務、電子商務及國民經濟的各個應用領域（包括國家政務通、警務通等重要領域）。
概述 ： 非對稱加密演算法（公鑰演算法） ，加密強度為256位，是一種橢圓曲線演算法。
公鑰密碼學與其他密碼學完全不同, 使用這種方法的加密系統，不僅公開加密演算法本身，也公開了加密用的密鑰。公鑰密碼系統與只使用一個密鑰的對稱傳統密碼不同，演算法是基於數學函數而不是基於替換和置換。公鑰密碼學是非對稱的，它使用兩個獨立的密鑰，即密鑰分為公鑰和私鑰，因此稱雙密鑰體制。雙鑰體制的公鑰可以公開，因此稱為公鑰演算法。
使用私鑰加密後的密文只能用對應公鑰進行解密，反之使用公鑰加密的密文也只能用對應的私鑰進行解密。通過對私鑰進行橢圓曲線運算可以生成公鑰，而由於橢圓曲線的特點，知道公鑰卻很難反推出私鑰，這就決定了SM2演算法的安全性。SM2演算法最常見的應用是進行身份認證，也就是我們熟知的數字簽名與驗簽，通過私鑰的私密性來實現身份的唯一性和合法性。
場景： 適用於商用應用中的 數字簽名和驗證 ，可滿足多種密碼應用中的 身份認證 和 數據完整性，真實性 的安全需求。
場景： 適用於商用密碼應用中的 密鑰交換 ，可滿足通信雙方經過兩次或可選三次信息傳遞過程，計算獲取一個由雙方共同決定的共享秘密密鑰（會話密鑰）。
場景： 適用於國家商用密碼應用中的 消息加解密 ，消息發送者可以利用接收者的公鑰對消息進行加密，接收者用對應的私鑰進行解，獲取消息。
涉及國密標准： GB/T 32918.1-2016、GB/T 32918.2-2016、GB/T 32918.3-2016、GB/T 32918.4-2016、GB/T 32918.5-2017、GB/T 35275-2017、GB/T 35276-2017。
概述：哈希演算法（散列演算法，雜湊演算法） ，任意長度的數據經過SM3演算法後會生成長度固定為256bit的摘要。SM3演算法的逆運算在數學上是不可實現的，即通過256bit的摘要無法反推出原數據的內容，因此在信息安全領域內常用SM3演算法對信息的完整性進行度量。
場景： 適用於商用密碼應用中的 數字簽名和驗證 ， 消息認證碼的生成與驗證 以及 隨機數的生成 ，可滿足多種密碼應用的安全需求。
涉及國密標准： GB/T 32905-2016
概述：對稱加密演算法（分組密碼） ，分組長度128位，密鑰長度128位，使用某一密鑰加密後的密文只能用該密鑰解密出明文，故而稱為對稱加密。SM4演算法採用32輪非線性迭代實現，加解密速度較快，常應用於大量數據的加密，保存在存儲介質上的用戶數據往往就使用SM4演算法進行加密保護。
場景：大量數據的加密，解密，MAC的計算 。
分組密碼就是將明文數據按固定長度進行分組，然後在同一密鑰控制下逐組進行加密，從而將各個明文分組變換成一個等長的密文分組的密碼。其中二進制明文分組的長度稱為該分組密碼的分組規模。
分組密碼的實現原則如下：必須實現起來比較簡單，知道密鑰時加密和脫密都十分容易，適合硬體和(或)軟體實現。加脫密速度和所消耗的資源和成本較低,能滿足具體應用范圍的需要。
分組密碼的設計基本遵循混淆原則和擴散原則
①混淆原則就是將密文、明文、密鑰三者之間的統計關系和代數關系變得盡可能復雜，使得敵手即使獲得了密文和明文，也無法求出密鑰的任何信息;即使獲得了密文和明文的統計規律，也無法求出明文的任何信息。
②擴散原則就是應將明文的統計規律和結構規律散射到相當長的一段統計中去。也就是說讓明文中的每一位影響密文中的盡可能多的位，或者說讓密文中的每一位都受到明文中的盡可能多位的影響。
涉及國密標准： GB/T 32907-2016
概述 ： 對稱加密演算法（分組密碼） ，分組長度128位，密鑰長度128位， 演算法不公開 ，通過加密晶元的介面進行調用。
場景 ：適用於非接觸式IC卡，應用包括身份識別類應用(門禁卡、工作證、參賽證)，票務類應用(大型賽事門票、展會門票)，支付與通卡類應用（積分消費卡、校園一卡通、企業一卡通等）。
概述：非對稱加密演算法（標識密碼） ，標識密碼將用戶的標識（如郵件地址、手機號碼、QQ號碼等）作為公鑰，省略了交換數字證書和公鑰過程，使得安全系統變得易於部署和管理，非常適合端對端離線安全通訊、雲端數據加密、基於屬性加密、基於策略加密的各種場合。
SM9演算法不需要申請數字證書，適用於互聯網應用的各種新興應用的安全保障。如基於雲技術的密碼服務、電子郵件安全、智能終端保護、物聯網安全、雲存儲安全等等。這些安全應用可採用手機號碼或郵件地址作為公鑰，實現數據加密、身份認證、通話加密、通道加密等安全應用，並具有使用方便，易於部署的特點，從而開啟了普及密碼演算法的大門。
概述 ： 對稱加密演算法（序列密碼） ，是中國自主研究的流密碼演算法,是運用於移動通信4G網路中的國際標准密碼演算法，該演算法包括祖沖之演算法(ZUC)、加密演算法(128-EEA3)和完整性演算法(128-EIA3)三個部分。目前已有對ZUC演算法的優化實現，有專門針對128-EEA3和128-EIA3的硬體實現與優化。
⑷ 常見的三種加密演算法及區別
1.常見的三種加密演算法及區別
2.加密演算法在HTTPS中的應用
3.MD5的實現原理
簡介：
消息摘要演算法的主要特徵是加密過程 不需要密鑰 ，並且經過加密的數據 無法被解密
特點：
無論輸入的消息有多長，計算出來的消息摘要的 長度總是固定 的
一般地，只要輸入的 消息不同 ，對其進行摘要以後產生的 摘要消息也必不相同 ，但 相同的輸入必會產生相同的輸出
應用場景：
消息摘要演算法主要應用在「數字簽名」領域，作為對明文的摘要演算法
比較：
都是從MD4發展而來,它們的結構和強度等特性有很多相似之處
簡介：
對稱加密指加密和解密使用 相同密鑰 的加密演算法
特點：
對稱加密演算法的特點是演算法公開、 計算量小 、 加密速度快 、加密效率高。不足之處是，交易雙方都使用 同樣鑰匙 ，安全性得不到保證。
應用：
數據傳輸中的加密，防竊取
比較：
AES彌補了DES很多的不足，支持秘鑰變長，分組變長，更加的安全，對內存要求非常低
簡介：
非對稱加密演算法需要兩個密鑰：公開密鑰和私有密鑰。公鑰與私鑰是一對，如果用 公鑰對數據進行加密，只有用對應的私鑰才能解密。用私鑰進行加密，只有對應的公鑰才能進行解密
特點：
演算法強度復雜、安全性依賴於演算法與密鑰。但是由於其演算法復雜，而使得加密解密 速度沒有對稱加密解密的速度快 。
應用場景：
數字簽名、秘鑰傳輸加密
比較：
使用RSA，可以進行加密和簽名的密鑰對。使用DH，只執行加密，沒有簽名機制。
ECC和 RSA 相比，在許多方面都有對絕對的優勢
⑸ Android加密演算法總結
1.概念：
Base64是一種用64個字元(+/)來表示二進制數據的方法，只是一種編碼方式，所以不建議使用Base64來進行加密數據。
2.由來：
為什麼會有Base64編碼呢？因為計算機中數據是按ascii碼存儲的，而ascii碼的128～255之間的值是不可見字元。在網路上交換數據時，比如圖片二進制流的每個位元組不可能全部都是可見字元，所以就傳送不了。最好的方法就是在不改變傳統協議的情況下，做一種擴展方案來支持二進制文件的傳送，把不可列印的字元也能用可列印字元來表示，所以就先把數據先做一個Base64編碼，統統變成可見字元，降低錯誤率。
3.示例：
加密和解密用到的密鑰是相同的，這種加密方式加密速度非常快，適合經常發送數據的場合。缺點是密鑰的傳輸比較麻煩。
1.DES
DES全稱為Data Encryption Standard，即數據加密標准，是一種使用 密鑰加密 的塊演算法。
DES演算法把64位的明文輸入塊變為64位的密文輸出塊，它所使用的密鑰也是64位，密鑰事實上是56位參與DES運算（第8、16、24、32、40、48、56、64位是校驗位，使得每個密鑰都有奇數個1）分組後的明文組和56位的密鑰按位替代或交換的方法形成密文組的加密方法。
2.3DES
3DES（或稱為Triple DES）是三重 數據加密演算法 （TDEA，Triple Data Encryption Algorithm）塊密碼的通稱。是DES向AES過渡的加密演算法，它使用3條56位的密鑰對數據進行三次加密。是DES的一個更安全的變形。它以DES為基本模塊，通過組合分組方法設計出分組加密演算法。比起最初的DES，3DES更為安全。
3.AES
AES全稱Advanced Encryption Standard，即高級加密標准，當今最流行的對稱加密演算法之一，是DES的替代者。支持三種長度的密鑰：128位，192位，256位。
AES演算法是把明文拆分成一個個獨立的明文塊，每一個明文塊長128bit。這些明文塊經過AES加密器的復雜處理，生成一個個獨立的密文塊，這些密文塊拼接在一起，就是最終的AES加密結果。
但是這里涉及到一個問題：假如一段明文長度是192bit，如果按每128bit一個明文塊來拆分的話，第二個明文塊只有64bit，不足128bit。這時候怎麼辦呢？就需要對明文塊進行填充（Padding）：
AES的工作模式，體現在把明文塊加密成密文塊的處理過程中。
加密和解密用的密鑰是不同的，這種加密方式是用數學上的難解問題構造的，通常加密解密的速度比較慢，適合偶爾發送數據的場合。優點是密鑰傳輸方便。
1.SHA
安全散列演算法（英語：Secure Hash Algorithm，縮寫為SHA）是一個密碼散列函數家族，是FIPS所認證的安全散列演算法。能計算出一個數字消息所對應到的，長度固定的字元串（又稱消息摘要）的演算法，且若輸入的消息不同，它們對應到不同字元串的機率很高。
SHA分為SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384，和SHA-512五種演算法，後四者有時並稱為SHA-2。SHA-1在許多安全協定中廣為使用，包括TLS和SSL、PGP、SSH、S/MIME和IPsec，曾被視為是MD5（更早之前被廣為使用的雜湊函數）的後繼者。但SHA-1的安全性如今被密碼學家嚴重質疑；雖然至今尚未出現對SHA-2有效的攻擊，它的演算法跟SHA-1基本上仍然相似；因此有些人開始發展其他替代的雜湊演算法。
2.RSA
RSA演算法1978年出現，是第一個既能用於數據加密也能用於數字簽名的演算法，易於理解和操作。
RSA基於一個數論事實：將兩個大素數相乘十分容易，但想要對其乘積進行因式分解卻極其困難，因此可以將乘積公開作為加密密鑰，即公鑰，而兩個大素數組合成私鑰。公鑰是可提供給任何人使用，私鑰則為自己所有，供解密之用。
3.MD5
MD5信息摘要演算法 （英語：MD5 Message-Digest Algorithm），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，用於確保信息傳輸完整一致。具有如下優點：
XOR：異或加密，既將某個字元或者數值 x 與一個數值 m 進行異或運算得到 y ，則再用 y 與 m 進行異或運算就可還原為 x。
使用場景：
（1）兩個變數的互換（不藉助第三個變數）；
（2）數據的簡單加密解密。
⑹ 非對稱加密的兩種應用場景
用一個數學上的小游戲作例子，老師讓學生任意想一個三位數的數字A，然後把A*91的乘積的末尾三位數告訴老師，老師把末尾三位數*11得到一個乘積，乘積的末尾三位數就是數字A。
比如，數字A為234，234*91=21294，學生把294告訴老師，294*11=3234，末尾三位數就是數字A。
這個游戲的原理在於（不理解也沒關系，不影響後面的學習）：
91*11=1001，一個三位數*1001，相當於左移三位，然後再加上自己，因此一個三位腔族局數*1001的乘積的末尾三位數，一定等於該數
這個例子中，91就是公鑰，誰都可以用公鑰來加密，11是私鑰，只有一個人有，所以只有一個人可以解密。
本例中，公鑰私鑰的創建，是利用了1001=91*11，其安全性在於，把1001拆成穗型91和11很容易，但只憑91猜出1001和11很難。
我們還可以用更大的數字來做公鑰私鑰，比如400000001=19801*20201, =1199481995446957*3334772856269093，這樣就更加安全。不伍讓過，真正的非對稱加密演算法（比如RSA）原理遠比這復雜。
上面的例子，其實只是介紹了非對稱加密的第一種應用場景：
消息發送方用公鑰加密消息，接收方用私鑰解密。
實際上，非對稱加密還有第二種應用場景：
消息發送方用私鑰加密消息，接收方用公鑰解密，如果能解密成功，說明消息的來源可以信任。
備注
以上參考自 知乎