加密第一节_加密方式介绍
本节内容
- 信息安全目标
- 加密方式介绍
- 对称秘钥算法
- 非对称秘钥算法
- 一个简洁而优雅的解决方案
信息安全目标
- 私密性
- 完整性
- 源认证
- 不可否认性
加密方式介绍（两大类）
对称加密算法：
- DES,3DES,AES,RC4
非对称加密算法：
- RSA,DH,ECC（椭圆曲线算法，主要用于手机等设备，节约资源）
对称秘钥算法
发送方和接收方共享相同秘钥，使用相同算法
秘钥长度在40-256bit
特点：
- 速度特别快，使用简单数学操作；
- 很容易实现硬件加速；
- 用于大块数据的加密；
- 秘钥管理是严重的问题n台设备秘钥个数为（n*(n-1)）/2；
DES：
- 广泛使用的对称秘钥算法；
- IBM开发于1975年；
- 固定秘钥长度56bit；
- 块大小64bit；
- 算法非常好，没有任何漏洞，秘钥太短，易受到暴力破解攻击；
- 基于加密秘钥的一系列的移换位操作；
- 只使用简单逻辑操作，很容易使用硬件加速，一般使用在路由器交换机等网络设备中；
DES块加密的两种模式：
1.电子密码本（ECB）：
- 原理：将数据包分成很多64bit的块，每块使用相同算法相同秘钥加密；
- 特点：相同的明文总是产生相同的密文；易受到插入，重放，字典攻击；
2加密块连接（CBC）：
- 原理：数据包被等分成很多64bit的块，并且发包时发送一个明文IV初始化向量位，项链位和第一个块做异或运算，然后用秘钥和算法加密得到密文，拿第一个密文和第二个明文做异或，得到第二个密文，这样持续下去……
- 特点：思科的IPSec VPN只支持cbc模式；有一个明文的IV初始化向量位；
DES使用指南
经常修改秘钥，防止暴力破解，在一个安全的信道中交换DES秘钥，使用DES的CBC模式
3DES：
扩大DES的使用空间，秘钥长度放大三倍，168bit长度，暴力破解几乎不能实现，基于一个很好的算法DES；比较消耗资源，有延时
3DES原理：
（EDE加密）key1加密，key2解密，key3加密。解密反过来，key3解密，key2加密，key1解密；3次加密其实也算3DES加密；
AES：
高级加密标准，1997年颁布，用于替代DES
特点：
- 变长秘钥和块长度，思科可以使用128,192，56bit秘钥；
- 秘钥和块长度还能够以32bit为单位继续增长；
- AES的软件和硬件运行效率非常高，广泛用于无线和语音的加密。
RC4：
流加密算法，软件运行效率非常高，广泛用于ssl加密，还有老的无线技术WEP
对称秘钥算法特点:
特点：同一个秘钥用于加密
优点：
- 速度快；
- 安全；
- 紧凑（一个数据包平均增加4个字节，最多增加8个字节）
缺点：
- 明文传输共享秘钥，容易出现中途劫持和窃听问题；
- 秘钥数量以参与者数量平方速度增长；
- 因为数量过多，管理和存储会有大问题；
- 不支持数字签名和不可否认性；
非对称秘钥算法
被人熟知的是公共秘钥系统
秘钥长度一般在512-4096bit，因为和对称秘钥算法的数学理论基础有本质不同，所以秘钥长度没有可比性，一般要使用到2048bit，最起码使用1024bit
特点：
- 与对称秘钥算法相比非常慢；
- 基于已有的数学难题（大素数乘积）；
- 能够实现简单的秘钥管理；
- 只能加密很小的数据，最多加密1000bit，一般加密500多bit，两大用途：签名（加密哈希）和秘钥交换（加密秘钥）
RSA：
1977年开发出来，当时是专利技术，公共密钥加密系统， 秘钥长度512-4096bit，基于大素数因式分解的数学难题，不可能从公钥导出私钥，一个秘钥加密，另一个秘钥解密，这些秘钥能够长时间保障安全性
RSA加密过程：
用户1从服务器上获取用户2的公钥，用公钥加密数据，传给用户2，用户2用私钥解密
注意：使用公钥加密，私钥解密，实现数据的私密性
RSA使用指南：
- 速率，软件差100倍，硬件差1000倍；
- 加密秘钥，实现秘钥交换；
- 加密散列，完成数字签名，实现源认证和不可否认性
非对称秘钥特点
特点：
- 用一个秘钥加密的东西只能用另一个秘钥解密；
- 仅仅只用于秘钥交换（加密秘钥）和数字签名（加密散列）
优点：
- 安全；
- 不必发送秘钥给接受者，所以非对称加密不必担心秘钥交换被中途截获的问题；
- 秘钥数目和参与者的数目一样；
- 不需要事先在各参与者之间建立关系以交换秘钥；
- 技术支持数字签名和不可否认性；
缺点：
- 非常非常慢；
- 密文会变长；
一个简洁而优雅的解决方案：
挑选算法的两个标准：
- 算法是可信的；
- 秘钥长度足够长，能够抵御暴力破解
对称秘钥算法，建议使用：DES 3DES AES RC4
非对称秘钥算法建议使用：RSA
希望加密算法达到的效果：抵御密码学攻击；密码长度可变并且足够长；雪崩效应；没有进出口限制
解决方案过程：明文用DES56bit秘钥和算法加密，用接受者公钥加密56bit秘钥，将密文和秘钥包打包发给接受方；接收方使用私钥解密DES的秘钥，再用秘钥解密密文得到明文。