各种加密算法

一、对称加密

加解密原理： 加密密钥与解密密钥相同。

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，AES 标准的一个实现是 Rijndael 算法;

RC2和RC4：

用变长密钥对大量数据进行加密，比 DES 快；

 

对称加密算法比较
名称	算法类型	密钥长度	运算速度	安全性	破解时间	资源消耗
DES	56	56位	较快	低	较快	低
3DES	对称feister 密码	112 、168 位	慢	中	46亿年	中
AES	对称block 密码	128、192、 256 位	快	高	1490000亿年	低

 

二、非对称加密

加解密原理：公钥加密，私钥解密。

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；

ECC（Elliptic Curves Cryptography）：

椭圆曲线密码编码学；

ECC和RSA相比，主要优势：

l 抗攻击性强：相同的密钥长度，其抗攻击性要强很多倍。

l 计算量小，处理速度快：ECC总的速度比RSA、DSA要快得多。

l 存储空间占用小：ECC的密钥长度和系统参数与RSA、DSA相比要小得多，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。

l 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。使ECC在无线网络领域具有广泛的应用前景。

 

RSA和ECC的比较
名称	成熟度	安全性	运算速度	资源消耗
RSA	高	高	慢	高
ECC	低	高	快	低(计算量小，存储空间小，带宽要求低)

 

三、对称加密与非对称加密比较

对称加密与非对称加密比较
名称	密钥管理	安全性	速度	适合场景
对称加密	比较难，不适合互联网，一般用于内部系统	中	快好几个数量级	适合大量数据加密处理，不支持数字签名
非对称加密	密钥管理容易	高	慢	适合小量数据加密，支持数字签名
实际应用：	采用非对称加密算法管理对称算法的密钥，用对称加密算法加密数据，即提高了加密速度，又实现了解密的安全 RSA建议采用1024位的数字，ECC建议采用160位，AES采用128为即可。

 

其它方面的比较：

在管理方面：公钥密码算法只需要较少的资源就可以实现目的，在密钥的分配上，两者之间相差一个指数级别（一个是n一个是n2）。所以公钥密码算法不适应广域网的使用，而且更重要的一点是它不支持数字签名。

在安全方面：由于公钥密码算法基于未解决的数学难题，在破解上几乎不可能。对于私钥密码算法，到了AES虽说从理论来说是不可能破解的，但从计算机的发展角度来看。公钥更具有优越性。

 

四、消息摘要

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：

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。

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，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。。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。在相同的硬件上，SHA-1的运行速度比MD5慢

五、数据签名

DSA（Digital Signature Algorithm）：

数字签名算法，是一种标准的 DSS（数字签名标准），严格来说不算加密算法；

   用于身份验证，审计和防抵赖。

六、其它加密算法

BLOWFISH：它使用变长的密钥，长度可达448位，运行速度很快

PKCS:The Public-Key Cryptography Standards (PKCS)：是由美国RSA数据安全公司及其合作伙伴制定的一组公钥密码学标准，其中包括证书申请、证书更新、证书作废表发布、扩展证书内容以及数字签名、数字信封的格式等方面的一系列相关协议。

SF33，SSF28，SCB2(SM1)：国家密码局的隐蔽不公开的商用算法，在国内民用和商用的，

除这些都不容许使用外，其他的都可以使用；

TEA(Tiny Encryption Algorithm)：简单高效的加密算法，加密解密速度快，实现简单。但

安全性不如DES

IDEA（International Data Encryption Algorithm）：国际数据加密算法，使用 128 位密钥提供非常强的安全性

 

名称	实现方式	运算速度	安  全  性	改进措施	应用场合
DES	40-56bit 密钥	一般	完全依赖密钥，易受穷举搜索法攻击	双重、三重DES，AES	适用于硬件实现
IDEA	128bit密钥 8轮迭代	较慢	军事级，可抗差值分析和相关分析	加长字长为32bit、密钥为256bit，采用232 模加、232+1模乘	适用于ASIC设计
GOST	256bit密钥 32轮迭代	较快	军事级	加大迭代轮数	S盒可随机秘 密选择，便于软件实现
Blowfish	256-448bit 密钥、16轮迭代	最快	军事级、可通过改变密钥长度调整安全性		适合固定密钥场合，不适合常换密钥和智能卡
RC4	密钥长度可变	快DESl0倍	对差分攻击和线性攻击具有免疫能力，高度非线性	密钥长度放宽到64bit	算法简单，易于编程实现
RC5	密钥长度和迭代轮数均可变	速度可根据 三个参数的 值进行选择	六轮以上时即可抗线性攻击、通过调整字长、密钥长度和迭代轮数可以在安全性和速度上取得折中	引入数据相倚转	适用于不同字长的微处理器
CASTl28	密钥长度可变、16轮迭代	较快	可抵抗线性和差分攻击	增加密钥长度、形成CAST256	适用于PC机和 UNIX工作站

 

七、密码学在现代的应用

保密通信：保密通信是密码学产生的动因。使用公私钥密码体制进行保密通信时，信息接收者只有知道对应的密钥才可以解密该信息。

数字签名：数字签名技术可以代替传统的手写签名，而且从安全的角度考虑，数字签名具有很好的防伪造功能。在政府机关、军事领域、商业领域有广泛的应用环境。

秘密共享：秘密共享技术是指将一个秘密信息利用密码技术分拆成n个称为共享因子的信息，分发给n个成员，只有k(k≤n)个合法成员的共享因子才可以恢复该秘密信息，其中任何一个或m(m≤k)个成员合作都不知道该秘密信息。利用秘密共享技术可以控制任何需要多个人共同控制的秘密信息、命令等。

认证功能：在公开的信道上进行敏感信息的传输，采用签名技术实现对消息的真实性、完整性进行验证，通过验证公钥证书实现对通信主体的身份验证。

密钥管理：密钥是保密系统中更为脆弱而重要的环节，公钥密码体制是解决密钥管理工作的有力工具；利用公钥密码体制进行密钥协商和产生，保密通信双方不需要事先共享秘密信息；利用公钥密码体制进行密钥分发、保护、密钥托管、密钥恢复等。

基于公钥密码体制可以实现以上通用功能以外，还可以设计实现以下的系统：安全电子商务系统、电子现金系统、电子选举系统、电子招投标系统、电子彩票系统等。