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  • 三种常用信息加密技术及算法,让网站信息传输更安全
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    2020-03-20 12:48:44

          通常,为了保护网站的敏感数据,应用需要对这些信息进行加密处理,信息加密技术可分为三类:单项散列加密、对称加密和非对称加密。今天小弟就介绍下关于三种常用信息加密技术:单向散列加密、对称加密、非对称加密技术供学习交流

    一、单向散列加密

    单向散列加密是指通过对不同输入长度的信息进行散列计算,得到固定长度的输出,这个散列计算过程是单向的,即不能对固定长度的输出进行计算从而获得输入信息。

    单向散列加密
    单向散列加密

    利用单向散列加密的这个特性,可以进行密码加密保存,即用户注册时输入的密码不直接保存到数据库,而是对密码进行单向散列加密,将密文存入数据库,用户登录时,进行密码验证,同样计算得到输入密码的密文,并和数据库中的密文比较,如果一致,则密码验证成功。

    二、对称加密

    所谓对称加密是指加密和解密使用的密钥是同一个密钥( 或者可以互相推算),对称加密通常用在信息需要安全交换或存储的场合,如Cookie加密、通信加密等。

    对称加密
    对称加密

    对称加密的优点是算法简单,加解密效率高,系统开销小,适合对大量数据加密。缺点是加解密使用同一个密钥,远程通信的情况下如何安全的交换密钥是个难题,如果密钥丢失,那么所有的加密信息也就没有秘密可言了。

    常用的对称加密算法有DES算发、RC算法等。对称加密是-一种传统加密手段,也是最常用的加密手段,适用于绝大多数需要加密的场合。

     

    三、非对称加密

    不同于对称加密,非对称加密和解密使用的密钥不是同一密钥,其中一个对外界公开,被称作公钥,另-一个只有所有者知道,被称作私钥。用公钥加密的信息必须用私钥才能解开,反之,用私钥加密的信息只有用公钥才能解开。理论.上说,不可能通过公钥计算获得私钥。非对称加密技术通常用在信息安全传输,数字签名等场合。

     

     

    (1)、对称加密算法
    常用的算法包括:
    DES(Data Encryption Standard):数据加密标准,速度较快,适用于加密大量数据的场合。
    3DES(Triple DES):是基于DES,对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密,强度更高。
    AES(Advanced Encryption Standard):高级加密标准,是下一代的加密算法标准,速度快,安全级别高;
    1、加密方和解密方使用同一个密钥。
    2、加密解密的速度比较快,适合数据比较长时的使用。
    3、密钥传输的过程不安全,且容易被破解,密钥管理也比较麻烦。
    4、加密算法:DES(Data Encryption Standard)、3DES、AES(Advanced Encryption Standard,支持128、192、256、512位密钥的加密)、Blowfish。
    5、加密工具:openssl、gpg(pgp工具)

    (2)、非对称加密算法
    RSA:由 RSA 公司发明,是一个支持变长密钥的公共密钥算法,需要加密的文件块的长度也是可变的;
    DSA(Digital Signature Algorithm):数字签名算法,是一种标准的 DSS(数字签名标准);
    ECC(Elliptic Curves Cryptography):椭圆曲线密码编码学。
    ECC和RSA相比,在许多方面都有对绝对的优势,主要体现在以下方面:
    抗攻击性强。相同的密钥长度,其抗攻击性要强很多倍。
    计算量小,处理速度快。ECC总的速度比RSA、DSA要快得多。
    存储空间占用小。ECC的密钥尺寸和系统参数与RSA、DSA相比要小得多,意味着它所占的存贮空间要小得多。这对于加密算法在IC卡上的应用具有特别重要的意义。
    带宽要求低。当对长消息进行加解密时,三类密码系统有相同的带宽要求,但应用于短消息时ECC带宽要求却低得多。带宽要求低使ECC在无线网络领域具有广泛的应用前景。
    1、每个用户拥用一对密钥加密:公钥和私钥。
    2、公钥加密,私钥解密;私钥加密,公钥解密。
    3、公钥传输的过程不安全,易被窃取和替换。
    4、由于公钥使用的密钥长度非常长,所以公钥加密速度非常慢,一般不使用其去加密。
    5、某一个用户用其私钥加密,其他用户用其公钥解密,实现数字签名的作用。
    6、公钥加密的另一个作用是实现密钥交换。
    7、加密和签名算法:RSA、ELGamal。
    8、公钥签名算法:DSA。
    9、加密工具:gpg、openssl

    由于非对称加密算法的运行速度比对称加密算法的速度慢很多,当我们需要加密大量的数据时,建议采用对称加密算法,提高加解密速度。
    对称加密算法不能实现签名,因此签名只能非对称算法。
    由于对称加密算法的密钥管理是一个复杂的过程,密钥的管理直接决定着他的安全性,因此当数据量很小时,我们可以考虑采用非对称加密算法。
    在实际的操作过程中,我们通常采用的方式是:采用非对称加密算法管理对称算法的密钥,然后用对称加密算法加密数据,这样我们就集成了两类加密算法的优点,既实现了加密速度快的优点,又实现了安全方便管理密钥的优点。
    (3)、单向加密(散列算法)
    散列是信息的提炼,通常其长度要比信息小得多,且为一个固定长度。加密性强的散列一定是不可逆的,这就意味着通过散列结果,无法推出任何部分的原始信息。任何输入信息的变化,哪怕仅一位,都将导致散列结果的明显变化,这称之为雪崩效应。散列还应该是防冲突的,即找不出具有相同散列结果的两条信息。具有这些特性的散列结果就可以用于验证信息是否被修改。
    单向散列函数一般用于产生消息摘要,密钥加密等,常见的有:
    1、MD5(Message Digest Algorithm 5):是RSA数据安全公司开发的一种单向散列算法,非可逆,相同的明文产生相同的密文。
    2、SHA(Secure Hash Algorithm):可以对任意长度的数据运算生成一个160位的数值;
    SHA-1与MD5的比较
    因为二者均由MD4导出,SHA-1和MD5彼此很相似。相应的,他们的强度和其他特性也是相似,但还有以下几点不同:
    1、对强行供给的安全性:最显著和最重要的区别是SHA-1摘要比MD5摘要长32 位。使用强行技术,产生任何一个报文使其摘要等于给定报摘要的难度对MD5是2128数量级的操作,而对SHA-1则是2160数量级的操作。这样,SHA-1对强行攻击有更大的强度。
    2、对密码分析的安全性:由于MD5的设计,易受密码分析的攻击,SHA-1显得不易受这样的攻击。
    3、速度:在相同的硬件上,SHA-1的运行速度比MD5慢。
    1、特征:雪崩效应、定长输出和不可逆。
    2、作用是:确保数据的完整性。
    3、加密算法:md5(标准密钥长度128位)、sha1(标准密钥长度160位)、md4、CRC-32
    4、加密工具:md5sum、sha1sum、openssl dgst。
    5、计算某个文件的hash值,例如:md5sum/shalsum FileName,openssl dgst –md5/-sha1

     

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    信息加密技术可分为三类:单向散列加密、对称加密和非对称加密。单向散列加密 单向散列加密是指通过对不同输入长度的信息进行散列计算,得到固定长度的输出,这个散列计算过程是单向的,即不能对固定长度的输出进行...

    信息加密技术可分为三类:单向散列加密、对称加密和非对称加密。

    单向散列加密
    单向散列加密是指通过对不同输入长度的信息进行散列计算,得到固定长度的输出,这个散列计算过程是单向的,即不能对固定长度的输出进行计算从而获得输入信息。
    这里写图片描述
    利用单向散列加密的这个特性,可以进行密码加密保存,即用户注册时输入的密码不直接保存到数据库,而是对密码进行单向散列加密,将密文存入数据库,用户登录时,进行密码验证,同样计算得到输入密码的密文,并和数据库中的密文比较,如果一致,则密码验证成功。为了加强单向散列计算的安全性,还会给散列算法加点salt,salt相当于加密的密钥,增加破解的难度。常用的单向散列算法有MD5、SHA等。
    这里写图片描述
    对称加密
    对称加密指的是加密和解密使用的是同一个密钥(或者可以相互推算)。
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    对称加密通常用在信息需要安全交换或存储的场合,如Cookie加密、通信加密等。其优点是算法简单,加解密效率高,系统开销小,适合对大量数据加密。缺点是加解密使用的是同一个密钥,远程通信的情况下如何安全的交换密钥是个难题,如果密钥丢失,那么所有的加密信息就没有秘密可言了。常用的对称加密算法有DES算法、RC算法等。对称加密是一种传统加密手段,也是最常用的加密手段,适用于绝大多数需要加密的场合。

    非对称加密
    非对称加密指的是加密和解密使用的密钥不是同一个,其中一个对外界公开,称作公钥,另一个只有所有者知道,被称作私钥。用公钥加密的信息必须用私钥才能解开,反之,用私钥加密的信息必须用公钥才能解开。
    这里写图片描述
    非对称加密技术通常用在信息安全传输,数字签名等场合。常用的算法有RSA算法等。

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    本文将通过图文结合的方式,总结对称、非对称、信息摘要、数字签名、数字证书、公钥体系的基本原理。

    一、对称加密技术

    对称不对称,是指加密和解密所使用的密钥是不是一样的。加密和解密所使用的密钥一样,我们就称它为对称密钥。
    在这里插入图片描述

    如图所示,对称加密过程就是加解密使用相同的密钥。这样就导致了极大的缺陷,密钥传输过程中极容易被获取,从而失去安全性。
    特点: 1、加密强度不高,效率高;2、密钥分发困难。
    常见对称加密算法:
    DES 算法: 密钥长度为 64 位,实际密钥只有 56 位。每一块长度是 8 个字节。密钥长度太短,现在已经被认为不安全,一般不建议使用 DES 算法。如果一定要用,建议使用 3DES,就是把 DES 算法的执行了三次,每次的密钥都不一样。这样的密钥的长度就变成了过去 DES 密钥长度的 3 倍。
    AES 算法: 密钥长度可以使 128 位,192 位,和 256 位。 每一个分块的长度固定为 128 位。 AES 支持很多个分组模式,也叫块操作模式。
    IDEA算法: 常用的电子邮件加密算法,工作模式只有ECB,密钥长度128位。

    二、非对称加密算法

    非对称加密(公钥加密)指在加密和解密两个过程中使用不同密钥。在这种加密技术中,每位用户都拥有一对钥匙:公钥和私钥。在加密过程中使用公钥,在解密过程中使用私钥。公钥是可以向全网公开的,而私钥需要用户自己保存。这样就解决了对称加密中密钥需要分享所带来的安全隐患。
    公钥和私钥可以相互加解密。
    在这里插入图片描述
    特点: 加密速度慢。
    如果加密时,黑客将原本的公钥替换掉,但是用户是意识不到的,会造成数据解不了密。
    常见非对称加密算法:
    RSA算法:2048位或者1024位密钥,计算量极大,难破解。

    三、信息摘要

    数据摘要算法通过对所有数据提取指纹信息(摘要信息)以实现数据签名、数据完整性校验等功能,由于其不可逆性,有时候会被用做敏感信息的加密。
    信息摘要算法常常被用来保证信息的完整性,防止信息在传输过程中被篡改(无法确定信息是否被监听),也就常说的验签。
    数据摘要算法也被称为哈希(Hash)算法、散列算法;
    特点:
    1、无论输入的消息有多长,计算出来的消息摘要的长度总是固定的;
    2、摘要只能产生,不能还原;
    3、原文发生变化,摘要就会发生变化;
    4、只要输入的消息不同,对其进行摘要以后产生的摘要消息也必不相同(潜在意思是可以相同);但相同的输入必会产生相同的输出;
    常用摘要算法:
    MD算法: Message Digest Algorithm ,目前主流的是MD5算法,为第五版算法,之前有MD2、MD3、MD4算法。
    SHA算法:安全哈希算法(Secure Hash Algorithm)主要适用于数字签名标准(Digital Signature Standard DSS)里面定义的数字签名算法(Digital Signature Algorithm DSA);
    MAC算法:带有密码信息的信息摘要算法,是对MD和SHA算法的演变和改进,包括HmacMD2、HmacMD4、HmacMD5、HmacSHA-256等。

    四、数字签名

    所谓"数字签名"就是通过某种密码运算生成一系列符号及代码组成电子密码进行签名,来代替书写签名或印章。
    上面是比较拗口的理解,对于非对称加密算法来说,用户识别不了发送者的身份,这时候利用数字签名,可以解决这一问题,而用户的私钥是识别用户身份的关键。
    看以下的例子:
    在这里插入图片描述
    如图所示,只要对比A和B的信息摘要是否相同,就可判断内容是否完整,而用A的公钥去解密就可判断是否是A(私钥加密)发送的文本内容。
    数字签名技术是结合消息摘要函数和公钥加密算法的具体加密应用技术。
    特点:
    1)信息传输的保密性
    2)交易者身份的可鉴别性
    3)数据交换的完整性
    4)发送信息的不可否认性
    5)信息传递的不可重放性
    在数字签名中,如果采用了对签名报文添加流水号、时戳等技术,可以防止重放攻击。

    五、数字证书&公钥体系

    对于非对称加密来说,公钥是公开的,如果使用者A使用用户B的公钥加密,但是使用者A是无法辨别此公钥是B的公钥,这时候就引入了数字证书。
    数字证书包含:

    1、证书的版本信息;
    2、证书的序列号,每个证书都有一个唯一的证书序列号;
    3、证书所使用的签名算法;
    4、证书的发行机构名称,命名规则一般采用X.500格式;
    5、证书的有效期,通用的证书一般采用UTC时间格式;
    6、证书所有人的名称,命名规则一般采用X.500格式;
    7、证书所有人的公开密钥;
    8、证书发行者对证书的签名。
    

    这时候,数字证书的内容并不具备权威性,个人的数字证书极有可能被冒充。
    为了解决问题,就须要一个权威的第三方机构,对数据证书的内容进行认证。就如同对证书文件盖上一个权威的章,防止仿照。这种权威机构,我们称作CA(Certificate Authority)数字证书认证中心。而CA怎样为数据盖章呢?就是我们前文已经提到的数字签名技术。
    看数字证书内容的第8点,证书发行者对证书的签名,这时候使用CA自己的私钥对数字证书进行签名,然后使用者用CA的公钥进行解密。
    在这里插入图片描述
    如图所示,CA中心提供数字证书,用户B提取A的公钥,利用A的公钥给自己(B)的密钥加密传输给A,然后A和B就利用传输好的密钥进行加密其他内容,从而实现信息传输的安全性。

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  • 分享信息加密技术

    千次阅读 2018-12-10 18:47:58
    所以大型网站已经越来越注重自身数据库的安全,维护敏感数据的安全更是重中之重,信息加密技术的发展也趋于完善。加密技术可以大致分为三类:1.单项三列加密,2.对称加密,3.非对称加密。  一.单项散...

           2011年CSDN由于网站安全措施不给力,导致的密码泄露事故,使用户数据库被黑客“拖库”,而当时CSDN对于密码的存储方式是以明文的方式存储,导致密码泄露,成为地下黑市交易的商品。所以大型网站已经越来越注重自身数据库的安全,维护敏感数据的安全更是重中之重,信息加密技术的发展也趋于完善。加密技术可以大致分为三类:1.单项三列加密,2.对称加密,3.非对称加密。

          一.单项散列加密算法,又称hash函数,是指通过对不同输入长度的信息进行散列计算从而得到固定长度的输出,这个散列计算是单项的,不能对定长的输出进行计算后得到输入的信息。常用的单项散列加密算法有:MD5(Message Digest Algorithm 5),SHA(Secure Hash Algorithm),MAC(Message Authentication Code,消息认证代码),CRC(Cyclic Redundancy Check)。

          1.MD5:被广泛使用的密码散列函数,可以用来把不同长度的数据块进行暗码运算成一个128位的数值,用于确保信息传输完整一致。算法简要的叙述可以为:MD5以512位分组来处理输入的信息,且每一分组又被划分为16个32位子分组,经过了一系列的处理后,算法的输出由四个32位分组组成,将这四个32位分组级联后将生成一个128位散列值(图片来源与百度百科)。

                                                         

        2.SHA(Secure Hash Algorithm)一种较新的散列算法,可以对任意长度的数据运算生成一个160位的数值。是一个密码列函数家族,是FIPS所认证的安全散列算法。能计算出一个数字消息所对应到的,长度固定的字符串(又称消息摘要)的算法。且若输入的消息不同,它们对应到不同字符串的机率很高。对于SHA之间的一些区别,丢个简书链接感觉不错:https://www.jianshu.com/p/68c664b663f4

        3.MAC(Message Authentication Code):消息认证代码,是一种使用秘钥的单向函数,可以用它们在系统上或用户之间认证文件或消息。老套路,丢链接https://blog.csdn.net/qq_30505673/article/details/82432454

      二:对称加密算法是应用较早的加密算法,技术成熟。在对称加密算法中,数据发信方将明文(原始数据)和加密秘钥(mi yao)一起经过特殊加密算法处理后,使其变成复杂的加密密文发送出去。收信方收到密文后,若想解读原文,则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密,才能使其恢复成可读明文。在对称加密算法中,使用的密钥只有一个,发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密,这就要求解密方事先必须知道加密密钥。通常用在信息需要安全交换或存储的场合,例如Cookie加密,通信加密等。简单理解为:对称加密是指加密和解密使用的秘钥是同一个秘钥(或者可以相互推算)。对称加密过程大致如下图所示:

    对称加密算法主要有:DES算法,3DES算法,TDEA算法,BLOWFISH算法,RC5算法,主要讲一下DES算法和3DES算法。

           (1)DES算法:为密码体制中的对称密码体制,被称为美国数据加密标准,是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法。 明文按64位进行分组,秘钥长64位,密钥事实上是56位参与DES运算(第8、16、24、32、40、48、56、64位是校验位, 使得每个密钥都有奇数个1,即其中包括了8位奇偶校验位)分组后的明文组和56位的密钥按位替代或交换的方法形成密文组的加密方法。其入口参数有三个:key、data、mode。key为加密解密使用的秘钥,data为加密解密的数据,mode为其工作模式。当模式为加密模式时,明文按照64位进行分组,形成明文组,key用于对数据加密,当模式为解密模式时,key用于对解密。实际运用中,密钥只用到了64位中的56位,这样才具有高的安全性。其算法结构如下图所示:

                                                           

    算法流程如下图所示:

                                                    

        缺点:因为此算法自用到了64位秘钥中的恶6位,而8的倍数位并没有参加DES运算,所以在使用时应当避开8的倍数位设置为有效位,因为此算法安全性由其他56位组合变化才得以保障。如果将这些数位当做有效数据位进行处理,那么将不会保证数据的正确性,产生被破译的危险。

         DES特点:DES算法具有极高安全性,到目前为止,除了用穷举搜索法对DES算法进行攻击外,还没有发现更有效的办法。而56位长的秘钥的穷举空间为2^56,这意味着如果一台计算机的速度是每一秒钟检测一百万个密钥,则它搜索完全部密钥就需要将近2285年的时间,可见,这是难以实现的。然而,这并不等于说DES是不可破解的。而实际上,随着硬件技术和Internet的发展,其破解的可能性越来越大,而且,所需要的时间越来越少。使用经过特殊设计的硬件并行处理要几个小时。

         因为DES也会存在某些缺点,从而3DES算法应运而生。

         (2)3DES算法:3DES是针对DES算法密钥过短、存在安全性的问题而改进的一个措施,被称为“3DES”。其实只是通过简单的执行3次DES来达到增加密钥长度和安全而已。例如DES过程与3DES过程进行对比:

                                                   

                                                                                   DES过程    

                                  

                                                                                   3DES过程

           图中3DES算法在对明文进行加密时,采用了三次加密过程,其中第一次和第三次是采用DES的加密算法,第二次采用的则是解密算法,从而得到最终的密文。这种加密过程为“加密-解密-加密”,所以又称为EDE(Encrypt-Decrypt-Encrypt)方案。

    三、非对称加密算法是一种密钥的保密方法。

           非对称加密算法需要两个密钥:公开密钥(publickey)和私有密钥(privatekey)。公开密钥与私有密钥是一对,如果用公开密钥对数据进行加密,只有用对应的私有密钥才能解密;如果用私有密钥对数据进行加密,那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥,所以这种算法叫作非对称加密算法。 非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是:信息发送者A通过公开渠道获得信息接收者B的公钥,对提交信息进行加密,然后通过非安全传输通道将密文信息发送给B,B得到密文信息后用自己的私钥进行解密,获得原始明文信息。好处在于即使秘钥遭到窃取,但是因为没有解密的秘钥也不可能还原明文。

         数字签名的过程正好相反,签名这用自己的私钥对信息进行加密,然后发送给对方,接收方用签名者的公钥对信息进行解密,获得原始明文信息,由于私钥只有签名者拥有,因此该信息是不可抵赖的,具有签名的性质。而实际应用时,常常会混合使用对称加密和非对称加密。先使用非对称加密技术对对称秘钥进行安全传输,然后使用对称加密技术进行安全传输,然后使用对称加密技术进行信息加密解密与交换。而有时对同一个数据两次使用非对称加密,可同时实现安全传输与数字签名的目的。(常用的非对称加密技术有RSA算法等,https传输中浏览器使用的数字证书实质上是经过权威机构认证的非对称加密的公钥。

     

    文章来源:大型网站技术架构核心原理与案例分析(李智慧),百度百科资料即其他博主的博客。转载请标明出处。    

     

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    千次阅读 2016-06-21 11:36:52
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    千次阅读 2020-08-12 20:30:39
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  • 文件加密技术研究

    2020-05-17 13:38:16
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  • 加密技术总结

    千次阅读 2018-08-11 21:47:27
    常用加密技术主要有 :  对称加密  对称加密信息接收方和信息发送方使用同一个秘钥进行加密解密,缺点就是一旦该秘钥被窃取的话,信息就会被泄露,所以安全级别不够高。常用的对称加密算法主要有DES等 ...
  • 常用加密算法整理

    2020-07-21 17:36:13
    高级加密标准(AES,Advanced Encryption Standard)为最常见的对称加密算法(微信小程序加密传输就是用这个加密算法的)。对称加密算法也就是加密和解密用相同的密钥,具体的加密流程如下图: RSA RSA 加密算法是...
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空空如也

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