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  • 对称加密算法和非对称加密算法

    千次阅读 2020-10-15 17:47:18
    常用的对称加密算法:AES,RC4,3DES 传输的示意图如下所示: 第二 、非对称加密: 非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是: 甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公用密钥向其它方公开; 得到该公用密钥的...

    第一 对称加密:

    对称加密是指,加密方和解密方使用同样的秘钥来进行加密和解密。

    在对称加密算法中,数据发信方将明文( 原始数据 )和加密 密钥 (mi yue)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。

    常用的对称加密算法:AES,RC4,3DES

    传输的示意图如下所示:

     

    第二 、非对称加密:

    非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是:

    1. 甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公用密钥向其它方公开;
    2. 得到该公用密钥的乙方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给甲方;
    3. 甲方再用自己保存的另一把专用密钥对加密后的信息进行解密。
    4. 甲方只能用其专用密钥解密由其公用密钥加密后的任何信息。

    非对称加密算法:RSA,DSA/DSS 

    用通俗易懂的话来解释非对称加密:

    看一个小时候经常在《趣味数学》这类书里的一个数学小魔术:

    让对方任意想一个3位数,并把这个数和91相乘,然后告诉我积的最后三位数,我就可以猜出对方想的是什么数字啦!比如对方想的是123,那么对方就计算出123 * 91等于11193,并把结果的末三位193告诉我。看起来,这么做似乎损失了不少信息,让我没法反推出原来的数。不过,我仍然有办法:只需要把对方告诉我的结果再乘以11,乘积的末三位就是对方刚开始想的数了。可以验证一下,193 * 11 = 2123,末三位正是对方所想的秘密数字!

    其实道理很简单,91乘以11等于1001,而任何一个三位数乘以1001后,末三位显然都不变(例如123乘以1001就等于123123)。

    知道原理后,我们可以构造一个定义域和值域更大的加密解密系统。比方说,任意一个数乘以400000001后,末8位都不变,而400000001 = 19801 * 20201,于是你来乘以19801,我来乘以20201,又一个加密解密不对称的系统就构造好了。

    甚至可以构造得更大一些:4000000000000000000000000000001 = 1199481995446957 * 3334772856269093,这样我们就成功构造了一个30位的加密系统。

    这是一件非常coooooooool的事情,任何人都可以按照我公布的方法加密一个数,但是只有我才知道怎么把所得的密文变回去。

    其安全性就建立在算乘积非常容易,但是要把4000000000000000000000000000001分解成后面两个数相乘,在没有计算机的时代几乎不可能成功!但如果仅仅按照上面的思路,如果对方知道原理,知道我要构造出带很多0的数,根据19801和8位算法这2个条件非常容易穷举出400000001这个目标值。

    要解决这个问题,真实世界就不是使用乘法了,比如RSA算法使用的是指数和取模运算,但本质上就是上面这套思想。

    传输的示意图如下所示:

    如上图所示,客户端用公钥对请求内容加密,服务器使用私钥对内容解密,反之亦然,但上述过程也存在缺点:

    公钥是公开的(也就是黑客也会有公钥),所以第 ④ 步私钥加密的信息,如果被黑客截获,其可以使用公钥进行解密,获取其中的内容。

     

    非对称和对称完美结合

    非对称加密既然也有缺陷,那我们就将对称加密,非对称加密两者结合起来,取其精华、去其糟粕,发挥两者的各自的优势:

    如上图所示

    1. 第 ③ 步时,客户端说:(咱们后续回话采用对称加密吧,这是对称加密的算法和对称密钥)这段话用公钥进行加密,然后传给服务器
    2. 服务器收到信息后,用私钥解密,提取出对称加密算法和对称密钥后,服务器说:(好的)对称密钥加密
    3. 后续两者之间信息的传输就可以使用对称加密的方式了

    这是个非常非常经典的数据传输过程,也是Https传输协议里面最经典的部分。也是把对称加密和非对称加密的作用发挥到了很好的地方。在https传输的过程中,如果单独只用对称加密,或者单独使用非对称加密都会出现问题。

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  • 本文主要介绍对称加密算法(symmetric encryption algorithm)和非对称加密算法(asymmetric cryptographic algorithm)的相关知识。 1 对称加密算法 1.1 概述 对称加密算法是应用较早的加密算法,技术成熟。 在...

    本文主要介绍对称加密算法(symmetric encryption algorithm)和非对称加密算法(asymmetric cryptographic algorithm)的相关知识。

    1 对称加密算法

    1.1 概述

    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,数据发送方利用加密密钥、通过指定的加密算法将明文(原始数据)加密处理后,使明文加密为密文,然后发送出去。数据接收方在收到密文后,需要使用加密时使用的密钥、以及加密算法的逆算法对该密文进行解密,才能对应的明文。

    在对称加密算法中,消息发送方和接收方都使用同一个密钥对数据进行加密和解密,所以,使用对称加密时,要求解密方必须事先知道消息的加密密钥。

    1.2 示例及隐患

    对称加密的一方(比如小红)用密钥 K 给文本 M 加密,另一方(比如小明)用同一个密钥 K 解密。

    在此过程中,加解密的模型如下:

    小红:C = E(M, K)

    小明:M = D(C, K)

    根据对称加密原理,通信一方(如小明)必须要事先知道密钥 K,才能够对通信另一方(如小红)发送过来的消息进行解密,双方的加解密过程,如下图所示:

    不过,上图中存在这样一个问题:当一方(如小红)生成了密钥 K 之后,把 K 分享给另一方(小明)的过程中,有可能被人窃听到了密钥 K ,那么此时这个窃听者就可以假扮双方中的任何一方与另一方进行通信。这叫中间人攻击 mim(Man-in-the-middle_attack)。此过程如下图所示:

    2 非对称加密算法

    2.1 概述

    非对称加密算法需要两个密钥(密钥对),即公钥(public key)和私钥(private key)。公钥和私钥是成对出现的,如果用公钥对数据进行加密,只有用对应的私钥才能解密;如果用私钥对数据进行加密,那么只有用对应的公钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥,所以这种加密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:甲方生成一对密钥,并将其中的一把作为公钥向其它方公开,得到该公钥的乙方使用该密钥(公钥)对机密信息进行加密后发送给甲方;甲方接收加密信息后,用自己保存的另一把专用密钥(私钥)对加密信息进行解密。

    说明:非对称加密算法的一般应用场景是“公钥加密、私钥解密”。

    2.2 示例及隐患

    现有用于非对称加密的密钥对:K1 和 K2。小红用其中一个密钥加密文本,小明可以用另一个密钥解密文本。比如,小红用 K1 加密,小明用 K2 解密。

    上述加解密过程的模型如下:

    小红:C = E(M, K1)

    小明:M = D(C, K2)

    根据上述模型,双方中的一方(比如小红)可以生成 K1 和 K2,然后把其中一个密钥(比如 K1)私藏,称为私钥;另一个密钥(比如 K2)公开,称为公钥。当另一方(比如小明)得到小红公开的公钥之后,双方就可以通信了。双方的加解密过程,如下图所示:

    不过,上图中依然存在一个问题:中间人 mim 还是可能截获小红公开的公钥 K2,然后自己弄一对密钥(K1, K2),然后欺骗小明说 K2 是小红的公钥,这样中间人 mim 每次都可以用截获的 K2 解密小红发给小明的文本(然后窃取甚至篡改文本),再用自己制造的 K1 加密了发给小明,小明收到消息后,用中间人 mim 制造的 K2 解密文本。此过程如下图所示:

    为了避免上述问题的出现,帮助小明确定得到的公钥确实是小红公开的公钥 K2(而不是中间人 mim 伪造的 K2),数字签名(digital signature)技术应运而生。

    关于数字签名技术的相关知识,请点击此处

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  • 对称加密算法和非对称加密算法的区别 1.对称加密算法加密和解密使用的密钥的是相同的,也就是只有一个密钥,而非对称加密算法有两个密钥,也就是加密和解密所使用的密钥是不同的 2.各自算法不同 3.对称加密算法加密...

    对称加密算法和非对称加密算法的区别

    1.对称加密算法加密和解密使用的密钥的是相同的,也就是只有一个密钥,而非对称加密算法有两个密钥,也就是加密和解密所使用的密钥是不同的

    2.各自算法不同

    3.对称加密算法加密速度快(相对的),非对称算法,密钥成对生成,公钥对外发布,但是对大数据的加解密速度比对称算法慢。

    4.还有就是安全性不同,对称加密算法,在传输的过程中被窃听那就玩完了,而非对称加密算法就可以很好的避免这个问题

    5.数字签名,对称加密不可以用于数字签名和数字鉴别,非对称加密可以用于数字签名和数字鉴别。

    对称加密算法与非对称加密算法的相同点

    废话一句:都是加密算法

    咳咳…

    1.都是可逆的

    2.然后…

    然后…

    emm

    暂时没有想到

    对称加密算法和非对称加密算法的优缺点

    对称加密算法:速度快但是安全性不可保证、安全性取决于密钥的长度、对称加密算法是可逆的、占用的资源空间较少、源认证存在问题

    非对称加密算法:安全性高但是速度慢、非对称加密算法压缩可逆、占用运算空间资源较多、源认证存在问题

    常见的算法

    对称加密算法:DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC2、RC4、RC5、IDEA、SKIPJACK、AES等等

    非对称加密算法:RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC等等

    ps:

    ECC:椭圆曲线加密算法

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  • 对称加密算法中,数据发信方将明文(原始数据)和加密密钥(mi yue)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。常用的对称加密算法:AES,RC4,3DES传输的示意图如下所示:如上图所示,此种...
    第一 对称加密:
    对称加密是指,加密方和解密方使用同样的秘钥来进行加密和解密。
    在对称加密算法中,数据发信方将明文( 原始数据 )和加密 密钥 (mi yue)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。常用的 对称加密算法:AES,RC4,3DES

    传输的示意图如下所示:

    如上图所示,此种方式属于对称加密,双方拥有相同的密钥,信息得到安全传输,但此种方式的缺点是:

    (1)不同的客户端、服务器数量庞大,所以双方都需要维护大量的密钥,维护成本很高

    (2)因每个客户端、服务器的安全级别不同,密钥极易泄露

    这里举例一个使用DES算法来实现对称加密的例子:

    public class DESUtils {

    public byte[] initKey(){
    try {
    KeyGenerator keyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DES");
    keyGenerator.init(56);
    SecretKey secretKey = keyGenerator.generateKey();
    return  secretKey.getEncoded();
    } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    e.printStackTrace();
    }

    return null;
    }

    /**
      * @Method: encrypt
      * @Description: 加密算法
      * @param data 被加密字节数组
      * @param key  随机对称密钥
      * @return
      * 返回类型:byte[]
      */
    public byte[] encrypt(byte[] data,byte[] key){
    SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "DES");
    Cipher cipher;
    try {
    cipher = Cipher.getInstance("DES");
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, secretKey);
    return cipher.doFinal(data);
    } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();


    return null;
    }

    /**
      * @Method: decode
      * @Description: TODO
      * @param 被解密的字节数组
      * @param key 随机对称密钥(和加密密钥务必保持一致)
      * @return
      * 返回类型:byte[]
      */
    public byte[] decode(byte[] data,byte[] key){
    SecretKey secretKey = new SecretKeySpec(key, "DES");
    Cipher cipher;
    try {
    cipher = Cipher.getInstance("DES");
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, secretKey);
    return cipher.doFinal(data);
    } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();


    return null;
    }

    测试代码为:

    public static void testDes(){
    DESUtils desUtils = new DESUtils();
    byte[] key = desUtils.initKey();   // 
    String originData = "123456";
    System.out.println("原始数据:"+originData);
    try {
    // 将原始数据转化为字符串
    byte[] arrayOrigin = originData.getBytes("utf-8");
    // 对原始数据进行加密
    byte[] encryption = desUtils.encrypt(arrayOrigin, key);
    // 通过BASE64Encoder转化处理
    String encryptionStr = new BASE64Encoder().encode(encryption);
    System.out.println("经过加密之后的字符串:"+encryptionStr);

    try {
    // 使用BASE64Decoder进行转化处理
    byte[] decoceOrigin = new BASE64Decoder().decodeBuffer(encryptionStr);
    // 使用DES进行解密操作
    byte[] decode = desUtils.decode(decoceOrigin, key);
    // 把字节数组转化为字符串
    String decodeStr = new String(decode,"utf-8");
    System.out.println("对加密字符串进行解密:"+decodeStr);
    } catch (IOException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    e.printStackTrace();
    }
    } catch (UnsupportedEncodingException e) {
    // TODO Auto-generated catch block
    e.printStackTrace();
    }
    }

    运行结果如下:

    原始数据:123456
    经过加密之后的字符串:jaKOVkHJtOQ=
    对加密字符串进行解密:123456

    第二 、非对称加密:
    非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是:甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公用密钥向其它方公开;得到该公用密钥的乙方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给甲方;甲方再用自己保存的另一把专用密钥对加密后的信息进行解密。甲方只能用其专用密钥解密由其公用密钥加密后的任何信息。 非对称加密算法:RSA,DSA/DSS 

    如上图所示,客户端用公钥对请求内容加密,服务器使用私钥对内容解密,反之亦然,但上述过程也存在缺点:

    公钥是公开的(也就是黑客也会有公钥),所以第 ④ 步私钥加密的信息,如果被黑客截获,其可以使用公钥进行解密,获取其中的内容。

    实现非对称加密算法例子:

    public class AsymmetricEncryption {


    public static final String KEY_ALGORITHM = "RSA";
    /** 貌似默认是RSA/NONE/PKCS1Padding,未验证 */
    public static final String CIPHER_ALGORITHM = "RSA/ECB/PKCS1Padding";
    public static final String PUBLIC_KEY = "publicKey";
    public static final String PRIVATE_KEY = "privateKey";


    /** RSA密钥长度必须是64的倍数,在512~65536之间。默认是1024 */
    public static final int KEY_SIZE = 2048;


    public static final String PLAIN_TEXT = "hello world!";


    /**
    * @Method: generateKeyBytes
    * @Description: 首先产生一个公钥和私钥对,使用HashMap保存起来
    * @return 返回类型:Map<String,byte[]>
    */
    public static Map<String, byte[]> generateKeyBytes() {


    try {
    KeyPairGenerator keyPairGenerator = KeyPairGenerator
    .getInstance(KEY_ALGORITHM);
    keyPairGenerator.initialize(KEY_SIZE);
    KeyPair keyPair = keyPairGenerator.generateKeyPair();


    RSAPublicKey publicKey = (RSAPublicKey) keyPair.getPublic();
    RSAPrivateKey privateKey = (RSAPrivateKey) keyPair.getPrivate();


    Map<String, byte[]> keyMap = new HashMap<String, byte[]>();
    keyMap.put(PUBLIC_KEY, publicKey.getEncoded());
    keyMap.put(PRIVATE_KEY, privateKey.getEncoded());
    return keyMap;
    } catch (NoSuchAlgorithmException e) {
    e.printStackTrace();
    }
    return null;
    }


    /**
    * 还原公钥,X509EncodedKeySpec 用于构建公钥的规范

    * @param keyBytes
    * @return
    */
    public static PublicKey restorePublicKey(byte[] keyBytes) {
    X509EncodedKeySpec x509EncodedKeySpec = new X509EncodedKeySpec(keyBytes);


    try {
    KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
    PublicKey publicKey = factory.generatePublic(x509EncodedKeySpec);
    return publicKey;
    } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
    }
    return null;
    }


    /**
    * 还原私钥,PKCS8EncodedKeySpec 用于构建私钥的规范

    * @param keyBytes
    * @return
    */
    public static PrivateKey restorePrivateKey(byte[] keyBytes) {
    PKCS8EncodedKeySpec pkcs8EncodedKeySpec = new PKCS8EncodedKeySpec(
    keyBytes);
    try {
    KeyFactory factory = KeyFactory.getInstance(KEY_ALGORITHM);
    PrivateKey privateKey = factory
    .generatePrivate(pkcs8EncodedKeySpec);
    return privateKey;
    } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
    }
    return null;
    }


    /**
    * 加密,三步走。

    * @param key
    * @param plainText
    * @return
    */
    public static byte[] RSAEncode(PublicKey key, byte[] plainText) {


    try {
    Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
    cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key);
    return cipher.doFinal(plainText);
    } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
    }


    return null;
    }


    public static String RSADecode(PrivateKey key, byte[] encodedText) {


    try {
    Cipher cipher = Cipher.getInstance(CIPHER_ALGORITHM);
    cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, key);
    return new String(cipher.doFinal(encodedText));
    } catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
    }
    return null;
    }

    }

    测试代码如下:

    public static void tesRSA(){
    Map<String, byte[]> keyMap = AsymmetricEncryption.generateKeyBytes();

    // 加密
    PublicKey publicKey = AsymmetricEncryption.restorePublicKey(keyMap.get(AsymmetricEncryption.PUBLIC_KEY));
    byte[] encodedText = AsymmetricEncryption.RSAEncode(publicKey, AsymmetricEncryption.PLAIN_TEXT.getBytes());
    String rsaString = new BASE64Encoder().encode(encodedText);
    System.out.println("RSA encoded: " + rsaString);

    PrivateKey privateKey = AsymmetricEncryption.restorePrivateKey(keyMap.get(AsymmetricEncryption.PRIVATE_KEY));
    System.out.println("RSA decoded: "+ AsymmetricEncryption.RSADecode(privateKey, encodedText));

    }

    运行结果如下所示:

    RSA encoded: e7wIyV32VtiJhiraQGIYxD2TKtC4O6dRJx0lgVuEUsjCTSjqNFmEVNlYmFzd3ohIiW67XyIfEzWD
    W9YFpFnDekRFLgeerh7c5gXMLVsVkf7k7XuTbiGmQOlOBUmL8VWpWVWTk8Rgn7Y+G7/dz9+DOEnH
    csMnssKC/MBM80Ad5Za+QHqgb6BdZNHjZYzWpDIztBEUf/yHWfkGhmJahxo6Ff6y8er/shiP+qL3
    hMJlw70TTGoGlrAWQqxUMYGPrv4IELi/iNSednXxo5bNNatJYke7FhKnuy8GEOWNH/K8Q52vl24L
    cururJGLEJR6Hn/oaGxnXQbs2Fzo3vUziDj1cQ==
    RSA decoded: hello world!

    第三 非对称和对称完美结合

    非对称加密既然也有缺陷,那我们就将对称加密,非对称加密两者结合起来,取其精华、去其糟粕,发挥两者的各自的优势:


    如上图所示

    (1)第 ③ 步时,客户端说:(咱们后续回话采用对称加密吧,这是对称加密的算法和对称密钥)这段话用公钥进行加密,然后传给服务器

    (2)服务器收到信息后,用私钥解密,提取出对称加密算法和对称密钥后,服务器说:(好的)对称密钥加密

    (3)后续两者之间信息的传输就可以使用对称加密的方式了

    这是个非常非常经典的数据传输过程,也是Https传输协议里面最经典的部分。也是把对称加密和非对称加密的作用发挥到了很好的地方。在https传输的过程中,如果单独只用对称加密,或者单独使用非对称加密都会出现问题。



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    加密技术加密技术是对信息进行...3. 不可逆加密对称加密算法 加密过程: 将明文分成N个组,然后对各个组进行加密,形成各自的密文,最后把所有的分组密文进行合并,形成最终的密文。 优点: 算法公开、计算量小、加密
  • 对称加密存在问题

    千次阅读 2019-11-29 09:40:08
    1、当通信对象很多时会面临众多秘钥的有效管理问题 2、对于一个新的数据通信对象,密钥怎样进行传输的问题 一、非对称加密介绍 非对称加密也叫公钥密码:使用公钥加密,使用密钥解密 ...
  • 区块链之非对称加密算法

    千次阅读 2018-09-04 16:35:34
    对称加密,在现在网络应用中,有这非常广泛的场景,更是加密货币的基础。本文主要介绍非对称加密、解密的原理和过程,以及在区块链中的使用。 一、非对称加密解密过程 A要向B发送信息,A和B都要产生一对用于加密...
  • 限于篇幅原因,本文先介绍【对称加密算法】。 对称加密算法 对称加密算法,顾名思义,就是算法的执行过程是对称的;用最简单的话说,就是加密方和解密方使用的密钥是一致的,只不过执行的过程是相反的,一方(A)...
  • 对称加密算法——RSA算法原理及C++实现

    千次阅读 多人点赞 2021-03-18 09:23:20
    什么是非对称加密算法三. 双方交换信息工作流程四.密钥生成数学原理五.总结公钥和私钥生成步骤六.解决大数运算1.getCountAdd() 解决大数相加2. getCountExp() 解决大数幂运算3. getCountmod() 解决大数求余七.举个...
  • 常见的加密算法可以分成三类,对称加密算法、非对称加密算法、Hash算法。 一、对称加密算法 对称加密是使用同一个密钥对信息进行加解密。 这就类似于,我们对一个压缩包进行加密时输入一个密码,那么我们在解密时...

空空如也

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