加密算法介绍

╰+攻爆jí腚メ 2022-08-25 15:50 168阅读 0赞

**二****. 加密算法介绍**

**对称加密算法**

对称加密算法用来对敏感数据等信息进行加密，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；

AES与3DES的比较

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 算法名称 </td> 
 <td> 算法类型 </td> 
 <td> 密钥长度 </td> 
 <td> 速度 </td> 
 <td> 解密时间（建设机器每秒尝试255个密钥） </td> 
 <td> 资源消耗 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> AES </td> 
 <td> 对称block密码 </td> 
 <td> 128、192、256位 </td> 
 <td> 高 </td> 
 <td> 1490000亿年 </td> 
 <td> 低 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 3DES </td> 
 <td> 对称feistel密码 </td> 
 <td> 112位或168位 </td> 
 <td> 低 </td> 
 <td> 46亿年 </td> 
 <td> 中 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

**非对称算法**

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。

下面两张表示是RSA和ECC的安全性和速度的比较。

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 攻破时间(MIPS年) </td> 
 <td> RSA/DSA(密钥长度) </td> 
 <td> ECC密钥长度 </td> 
 <td> RSA/ECC密钥长度比 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 104 </td> 
 <td> 512 </td> 
 <td> 106 </td> 
 <td> 5：1 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 108 </td> 
 <td> 768 </td> 
 <td> 132 </td> 
 <td> 6：1 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 1011 </td> 
 <td> 1024 </td> 
 <td> 160 </td> 
 <td> 7：1 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 1020 </td> 
 <td> 2048 </td> 
 <td> 210 </td> 
 <td> 10：1 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 1078 </td> 
 <td> 21000 </td> 
 <td> 600 </td> 
 <td> 35：1 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 攻破时间(MIPS年) </td> 
 <td> RSA/DSA(密钥长度) </td> 
 <td> ECC密钥长度 </td> 
 <td> RSA/ECC密钥长度比 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 104 </td> 
 <td> 512 </td> 
 <td> 106 </td> 
 <td> 5：1 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 108 </td> 
 <td> 768 </td> 
 <td> 132 </td> 
 <td> 6：1 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 1011 </td> 
 <td> 1024 </td> 
 <td> 160 </td> 
 <td> 7：1 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 1020 </td> 
 <td> 2048 </td> 
 <td> 210 </td> 
 <td> 10：1 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 1078 </td> 
 <td> 21000 </td> 
 <td> 600 </td> 
 <td> 35：1 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

RSA和ECC安全模长得比较

<table> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td> 功能 </td> 
 <td> Security Builder 1.2 </td> 
 <td> BSAFE 3.0 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 163位ECC(ms) </td> 
 <td> 1,023位RSA(ms) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 密钥对生成 </td> 
 <td> 3.8 </td> 
 <td> 4,708.3 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 签名 </td> 
 <td> 2.1(ECNRA) </td> 
 <td> 228.4 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 3.0(ECDSA) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 认证 </td> 
 <td> 9.9(ECNRA) </td> 
 <td> 12.7 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> 10.7(ECDSA) </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td> Diffie—Hellman密钥交换 </td> 
 <td> 7.3 </td> 
 <td> 1,654.0 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

RSA和ECC速度比较

**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：

l 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。

l 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：

l 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。

l 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。

l 速度：在相同的硬件上，SHA-1的运行速度比MD5慢。

**对称与非对称算法比较**

以上综述了两种加密方法的原理，总体来说主要有下面几个方面的不同：

l 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）。所以私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。

l 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。