密碼源加密

Ⅰ 常見加密演算法原理及概念

在安全領域，利用密鑰加密演算法來對通信的過程進行加密是一種常見的安全手段。利用該手段能夠保障數據安全通信的三個目標：

而常見的密鑰加密演算法類型大體可以分為三類：對稱加密、非對稱加密、單向加密。下面我們來了解下相關的演算法原理及其常見的演算法。

對稱加密演算法採用單密鑰加密，在通信過程中，數據發送方將原始數據分割成固定大小的塊，經過密鑰和加密演算法逐個加密後，發送給接收方；接收方收到加密後的報文後，結合密鑰和解密演算法解密組合後得出原始數據。由於加解密演算法是公開的，因此在這過程中，密鑰的安全傳遞就成為了至關重要的事了。而密鑰通常來說是通過雙方協商，以物理的方式傳遞給對方，或者利用第三方平台傳遞給對方，一旦這過程出現了密鑰泄露，不懷好意的人就能結合相應的演算法攔截解密出其加密傳輸的內容。

對稱加密演算法擁有著演算法公開、計算量小、加密速度和效率高得特定，但是也有著密鑰單一、密鑰管理困難等缺點。

常見的對稱加密演算法有：
DES：分組式加密演算法，以64位為分組對數據加密，加解密使用同一個演算法。
3DES：三重數據加密演算法，對每個數據塊應用三次DES加密演算法。
AES：高級加密標准演算法，是美國聯邦政府採用的一種區塊加密標准，用於替代原先的DES，目前已被廣泛應用。
Blowfish：Blowfish演算法是一個64位分組及可變密鑰長度的對稱密鑰分組密碼演算法，可用來加密64比特長度的字元串。

非對稱加密演算法採用公鑰和私鑰兩種不同的密碼來進行加解密。公鑰和私鑰是成對存在，公鑰是從私鑰中提取產生公開給所有人的，如果使用公鑰對數據進行加密，那麼只有對應的私鑰才能解密，反之亦然。
下圖為簡單非對稱加密演算法的常見流程：

發送方Bob從接收方Alice獲取其對應的公鑰，並結合相應的非對稱演算法將明文加密後發送給Alice；Alice接收到加密的密文後，結合自己的私鑰和非對稱演算法解密得到明文。這種簡單的非對稱加密演算法的應用其安全性比對稱加密演算法來說要高，但是其不足之處在於無法確認公鑰的來源合法性以及數據的完整性。
非對稱加密演算法具有安全性高、演算法強度負復雜的優點，其缺點為加解密耗時長、速度慢，只適合對少量數據進行加密，其常見演算法包括：
RSA ：RSA演算法基於一個十分簡單的數論事實：將兩個大素數相乘十分容易，但那時想要對其游碰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，可用於加密，也能用於簽名。
DSA ：數字簽名演算法沒磨陸，僅能用於簽名，不能用於加解密。
DSS ：數字簽名標准，技枯頃能用於簽名，也可以用於加解密。
ELGamal ：利用離散對數的原理對數據進行加解密或數據簽名，其速度是最慢的。

單向加密演算法常用於提取數據指紋，驗證數據的完整性。發送者將明文通過單向加密演算法加密生成定長的密文串，然後傳遞給接收方。接收方在收到加密的報文後進行解密，將解密獲取到的明文使用相同的單向加密演算法進行加密，得出加密後的密文串。隨後將之與發送者發送過來的密文串進行對比，若發送前和發送後的密文串相一致，則說明傳輸過程中數據沒有損壞；若不一致，說明傳輸過程中數據丟失了。單向加密演算法只能用於對數據的加密，無法被解密，其特點為定長輸出、雪崩效應。常見的演算法包括：MD5、sha1、sha224等等，其常見用途包括：數字摘要、數字簽名等等。

密鑰交換IKE（Internet Key Exchange）通常是指雙方通過交換密鑰來實現數據加密和解密，常見的密鑰交換方式有下面兩種：
1、公鑰加密，將公鑰加密後通過網路傳輸到對方進行解密，這種方式缺點在於具有很大的可能性被攔截破解，因此不常用；
2、Diffie-Hellman，DH演算法是一種密鑰交換演算法，其既不用於加密，也不產生數字簽名。DH演算法的巧妙在於需要安全通信的雙方可以用這個方法確定對稱密鑰。然後可以用這個密鑰進行加密和解密。但是注意，這個密鑰交換協議/演算法只能用於密鑰的交換，而不能進行消息的加密和解密。雙方確定要用的密鑰後，要使用其他對稱密鑰操作加密演算法實際加密和解密消息。DH演算法通過雙方共有的參數、私有參數和演算法信息來進行加密，然後雙方將計算後的結果進行交換，交換完成後再和屬於自己私有的參數進行特殊演算法，經過雙方計算後的結果是相同的，此結果即為密鑰。
如：

在整個過程中，第三方人員只能獲取p、g兩個值，AB雙方交換的是計算後的結果，因此這種方式是很安全的。

公鑰基礎設施是一個包括硬體、軟體、人員、策略和規程的集合，用於實現基於公鑰密碼機制的密鑰和證書的生成、管理、存儲、分發和撤銷的功能，其組成包括：簽證機構CA、注冊機構RA、證書吊銷列表CRL和證書存取庫CB。
PKI採用證書管理公鑰，通過第三方可信任CA中心，把用戶的公鑰和其他用戶信息組生成證書，用於驗證用戶的身份。
公鑰證書是以數字簽名的方式聲明，它將公鑰的值綁定到持有對應私鑰的個人、設備或服務身份。公鑰證書的生成遵循X.509協議的規定，其內容包括：證書名稱、證書版本、序列號、演算法標識、頒發者、有效期、有效起始日期、有效終止日期、公鑰 、證書簽名等等的內容。

CA證書認證的流程如下圖，Bob為了向Alice證明自己是Bob和某個公鑰是自己的，她便向一個Bob和Alice都信任的CA機構申請證書，Bob先自己生成了一對密鑰對（私鑰和公鑰），把自己的私鑰保存在自己電腦上，然後把公鑰給CA申請證書，CA接受申請於是給Bob頒發了一個數字證書，證書中包含了Bob的那個公鑰以及其它身份信息，當然，CA會計算這些信息的消息摘要並用自己的私鑰加密消息摘要（數字簽名）一並附在Bob的證書上，以此來證明這個證書就是CA自己頒發的。Alice得到Bob的證書後用CA的證書（自簽署的）中的公鑰來解密消息摘要，隨後將摘要和Bob的公鑰發送到CA伺服器上進行核對。CA在接收到Alice的核對請求後，會根據Alice提供的信息核對Bob的證書是否合法，如果確認合法則回復Alice證書合法。Alice收到CA的確認回復後，再去使用從證書中獲取的Bob的公鑰加密郵件然後發送給Bob，Bob接收後再以自己的私鑰進行解密。

Ⅱ 十大常見密碼加密方式

一、密鑰散列

採用MD5或者SHA1等散列演算法，對明文進行加密。嚴格來說，MD5不算一種加密演算法，而是一種摘要演算法。無論多長的輸入，MD5都會輸出一個128位（16位元組）的散列值。而SHA1也是流行的消息摘要演算法，它可以生成一個被稱為消息摘要的160位（20位元組）散列值。MD5相對SHA1來說，安全性較低，但是速度快；SHA1和MD5相比安全性高，但是速度慢。

二、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。對稱加密演算法中常用的演算法有：DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC2、RC4、RC5、IDEA、SKIPJACK等。

三、非對稱加密

非對稱加密演算法是一種密鑰的保密方法，它需要兩個密鑰來進行加密和解密，這兩個密鑰是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。非對稱加密演算法有：RSA、Elgamal、背包演算法、Rabin、D-H、ECC（橢圓曲線加密演算法）。

四、數字簽名

數字簽名（又稱公鑰數字簽名）是只有信息的發送者才能產生的別人無法偽造的一段數字串，這段數字串同時也是對信息的發送者發送信息真實性的一個有效證明。它是一種類似寫在紙上的普通的物理簽名，但是在使用了公鑰加密領域的技術來實現的，用於鑒別數字信息的方法。

五、直接明文保存

早期很多這樣的做法，比如用戶設置的密碼是「123」，直接就將「123」保存到資料庫中，這種是最簡單的保存方式，也是最不安全的方式。但實際上不少互聯網公司，都可能採取的是這種方式。

六、使用MD5、SHA1等單向HASH演算法保護密碼

使用這些演算法後，無法通過計算還原出原始密碼，而且實現比較簡單，因此很多互聯網公司都採用這種方式保存用戶密碼，曾經這種方式也是比較安全的方式，但隨著彩虹表技術的興起，可以建立彩虹表進行查表破解，目前這種方式已經很不安全了。

七、特殊的單向HASH演算法

由於單向HASH演算法在保護密碼方面不再安全，於是有些公司在單向HASH演算法基礎上進行了加鹽、多次HASH等擴展，這些方式可以在一定程度上增加破解難度，對於加了「固定鹽」的HASH演算法，需要保護「鹽」不能泄露，這就會遇到「保護對稱密鑰」一樣的問題，一旦「鹽」泄露，根據「鹽」重新建立彩虹表可以進行破解，對於多次HASH，也只是增加了破解的時間，並沒有本質上的提升。

八、PBKDF2

該演算法原理大致相當於在HASH演算法基礎上增加隨機鹽，並進行多次HASH運算，隨機鹽使得彩虹表的建表難度大幅增加，而多次HASH也使得建表和破解的難度都大幅增加。

九、BCrypt

BCrypt 在1999年就產生了，並且在對抗 GPU/ASIC 方面要優於 PBKDF2，但是我還是不建議你在新系統中使用它，因為它在離線破解的威脅模型分析中表現並不突出。

十、SCrypt

SCrypt 在如今是一個更好的選擇：比 BCrypt設計得更好（尤其是關於內存方面）並且已經在該領域工作了 10 年。另一方面，它也被用於許多加密貨幣，並且我們有一些硬體（包括 FPGA 和 ASIC）能實現它。 盡管它們專門用於采礦，也可以將其重新用於破解。