加密解密

加密技术是最常用的安全保密手段，利用技术手段把重要的数据变为乱码（加密）传送，到达目的地后再用相同或不同的手段还原（解密）。

加密技术包括两个元素：算法和密钥。算法是将普通的信息或者可以理解的信息与一串数字（密钥）结合，产生不可理解的密文的步骤，密钥是用来对数据进行编码和解密的一种算法。在安全保密中，可通过适当的钥加密技术和管理机制来保证网络的信息通信安全。

算法分类：

• 对称加密：密钥只有一个，解密、解密都是这个密码，加解密速度快，典型的对称加密有DES、AES、RC4 等.
• 非对称加密:密钥成对出现，分别为公钥和私钥，从公钥无法推知私钥，反之，从私钥也无法推知公钥，加密和解密使用不同的密钥，公钥加密需要私钥解密，反之，私钥加密需要公钥解密。非对称加密速度较慢，典型的非对称算法有：RSA,DSA,DSS.
• Hash算法: 这是一种不可逆的算法，它常用于验证数据的完整性。

对称加密 —— ASE

对称加密（Symmetric Cryptography）算法、可逆的、保证私密信息不被泄露

• 对称加密是最快速、最简单的一种加密方式，加密(encryption)与解密(decryption)用的是同样的密钥(secret key)。
• 对称加密通常使用的是相对较小的密钥，一般小于256 bit。因为密钥越大，加密越强，但加密与解密的过程越慢。
• 对称加密的一大缺点是密钥的管理与分配，换句话说，如何把密钥发送到需要解密你的消息的人的手里是一个问题。在发送密钥的过程中，密钥有很大的风险会被黑客们拦截。现实中通常的做法是将对称加密的密钥进行非对称加密，然后传送给需要它的人。
• 对称加密，加密速度非常快，适合经常发送数据的场合。缺点是密钥的传输比较麻烦

AES的全称是Advanced Encryption Standard，意思是高级加密标准。 AES为分组密码，分组密码也就是把明文分成一组一组的，每组长度相等，每次加密一组数据，直到加密完整个明文。在AES标准规范中，分组长度只能是128bit，也就是说，每个分组为16个字节（每个字节8位）。密钥的长度可以使用128位、192位或256位。密钥的长度不同，推荐加密轮数也不同。

AES算法使用逻辑就是：发送方将要发送的明文数据X使用秘钥K进行AES加密后会得到密文Y，将密文进行网络传输，接受方在收到密文Y后使用秘钥K进行AES解密后技能得到明文X,这样即使密文Y在网络上传输时被截获了，没有秘钥也难以破解其真实意思。

非对称加密 —— RSA

非对称加密(Asymmetric Cryptography)算法、可逆的、保证私密信息不被泄露

• 非对称加密之所以不对称，指的就是加密用一个密钥，而解密的时候用的是另外一个密钥。
• 非对称加密为数据的加密与解密提供了一个非常安全的方法，它使用了一对密钥，公钥(public key)和私钥(private key)。私钥只能由一方安全保管，不能外泄，而公钥则可以发给任何请求它的人。非对称加密使用这对密钥中的一个进行加密，而解密则需要另一个密钥。
• 非对称算法，加密解密的速度比较慢，适合偶尔发送数据的场合。优点是密钥传输方便。常见的非对称加密算法为RSA、ECC和EIGamal

RSA

RSA算法过程：

1. 选择一对不同的、足够大的素数p，q。
2. 计算n=pq。
3. 计算f(n)=(p-1)(q-1)，同时对p, q严加保密，不让任何人知道。
4. 找一个与f(n)互质的数e，且1<e<f(n)。
5. 计算d，使得de≡1 mod f(n)。
6. 公钥KU=(e,n)，私钥KR=(d,n)。
7. 加密时，先将明文变换成0至n-1的一个整数M。若明文较长，可先分割成适当的组，然后再进行交换。设密文为C，则加密过程为：C≡Me(mod n)。
8. 解密过程为：M≡Cd(mod n)。

MOD，是一个数学运算符号。指求余运算符，例如a mod b=c，表明a除以b余数为c。两个整数a，b，若它们除以正整数m所得的余数相等，则称a，b对于模m同余，记作: a ≡ b (mod m)；

RSA的安全基于大数分解的难度。其公钥和私钥是一对大素数（100到200位十进制数或更大）的函数。从一个公钥和密文恢复出明文的难度，等价于分解两个大素数之积（这是公认的数学难题）。

RSA密钥

openssl生成密钥：

• 生成RSA私钥（KU）

  1	openssl genrsa -out private.pem 2048

• 以RSA私钥生成公钥

  1	openssl rsa -in private.pem -outform PEM -pubout -out public.pem

数组签名

数字签名技术其实是非对称加密的一种逆向应用,它采用私钥加密,公钥解密

A使用hash算法生成文件摘要Z1,并用私钥加密该文件的摘要Z1生成数字签名，将数字签名、公钥和文件一起发送给B，B拿到文件后使用相同的hash算法生成文件摘要Z2,调试使用公钥解密数字签名得到文件摘要Z1,对比两个摘要，如果Z1和Z2相等，则认为这个文件时A发送过来的。

认证与加密

• 加密是为了防止数据被别人截取，重点在于数据的安全性，防止窃听
• 认证是为了验证，确认信息的完整性和用户身份的真实性，换个角度就是公钥可以给任何人，而私钥必须自己安全保存不能给别人。

哈希算法 —— MD5

哈希摘要算法、不可逆的、对信息一致性和完整性的校验。

Message Digest Algorithm MD5（中文名为消息摘要算法第五版）为计算机安全领域广泛使用的一种散列函数，用以提供消息的完整性保护,用于生成信息摘要.

国密算法对比

参考

• 国密算法介绍
• RSA加密算法