网络数据加密

一下是我整理的数据加密的一些基础知识，囊括数据加密的所有种类概括以及大部分常用数据加密的介绍；

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前提：

       加密技术是电子商务采取的主要安全保密措施，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）。加密技术的应用是多方面的，但最为广泛的还是在电子商务和×××上的应用，深受广大用户的喜爱。

分类：

   一、按照加密时对明文的处理方式，密码算法可分为序列密码和分组密码算法．

         1、序列密码算法是对明文消息按字符逐位进行处理，它利用少量的密钥通过某种复杂的运算产生大量的伪随机位流，用于对明文位流的加密；密钥在每次使用之前必须更换，一般存储在密码设备内部或是从外部输入密码设备的；它的优点在于运算速度快，适合干线信息加密：其缺点是密钥变换过于频繁，密钥分配较难，密钥同步问题严重。

          2、分组密码算法是把密文分成等长的组分别加密，由于它适应了网络数据成块处理的需要以及易于解决密码同步问题，成为了商用密码的主流。

   二、按照加解密时密钥是否相同来分类，可以将加密算法分为对称密码算法（或称单钥制密码算法）和公钥制密码算法Hash算法．

          1、对称算法在日称密码算法中，收信方和发信方使用相同的密钥（简称密钥）．即加密密钥和解密密钥是相同或等价的．比较著名的对称密码算法是美国的DES及其各种变形，比如DES、3DES、DESX、Blowfish、IDEA、RC4、RC5、RC6、AESTriple、FEAL-N、LOKI-91、Skipjack等。对称密码的缺点是密钥分配问题严重，因为它需要一个单独的安全信道，对N个用户相互通信而言，需要N(N-1)/2组密钥。

                AES           

                  随着对称密码的发展,DES数据加密标准算法由于密钥长度较小(56位),已经不适应当今分布式开放网络对数据加密安全性的要求，因此1997年NIST公开征集新的数据加密标准,即AES[1]。经过三轮的筛选,比利时Joan Daeman和VincetRijmen提交的Rijndael算法被提议为AES的最终算法。此算法将成为美国新的数据加密标准而被广泛应用在各个领域中。尽管人们对AES还有不同的看法,但总体来说,AES作为新一代的数据加密标准汇聚了强安全性、高性能、高效率、易用和灵活等优点。

                 BLOWFISH

                  BlowFish算法用来加密64Bit长度的字符串。

                   BlowFish算法使用两个“盒”——ungigned long pbox[18]和unsigned long sbox[4,256]。

             BlowFish算法中，有一个核心加密函数:BF_En(后文详细介绍）。该函数输入64位信息，运算后， 以64位密文的形式输出。 用BlowFish算法加密信

                  息，需要两个过程： 1.密钥预处理   2.信息加密  

                DES   

                  数据加密算法（Data Encryption Algorithm，DEA）是一种对称加密算法，很可能是使用最广泛的密钥系统，特别是在保护金融数据的安全中，最初                      

                   开发的DEA是嵌入硬件中的。通常，自动取款机（Automated Teller Machine，ATM）都使用DEA。它出自IBM的研究工作，IBM也曾对它拥有几年的专利

                   权，但是在1983年已到期后，处于公有范围中，允许在特定条件下可以免除专利使用费而使用。1977年被美国政府正式采纳。

                   还有DES2和DES3等算法。         

                 3DES

                 3DES（即Triple DES）是DES向AES过渡的加密算法，它使用3条64位的密钥对数据进行三次加密。是DES的一个更安全的变形。它以DES为基本模块，通

                  过组合分组方法设计出分组加密算法。比起最初的DES，3DES更为安全。

                 RC2  

                RC2是由著名密码学家Ron Rivest设计的一种传统对称分组加密算法，它可作为DES算法的建议替代算法。它的输入和输出都是64比特。密钥的长度是

                  从8字节到128字节可变，但目前的实现是8字节(1998年)。

          RC4

                   RC4加密算法是大名鼎鼎的RSA三人组中的头号人物Ron Rivest在1987年设计的密钥长度可变的流加密算法簇。之所以称其为簇，是由于其核心部分的

                    S-box长度可为任意，但一般为256字节。该算法的速度可以达到DES加密的10倍左右，且具有很高级别的非线性。RC4起初是用于保护商业机密的。但         

                   是在1994年9月，它的算法被发布在互联网上，也就不再有什么商业机密了。RC4也被叫做ARC4（Alleged RC4——所谓的RC4），因为RSA从来就没有

         正式发布过这个算法。     

           RC5

                  RC5密码是1994由麻萨诸塞技术研究所的RonaldL.Rivest教授发明的。它是一种非常快速且简单的算法由块尺寸，轮数，和密钥长度参数化。这些参数

                   能被调整以满足不同的安全目的，性能和出口能力。合并的RSA数据安全已经归档了RC5密码的专利的申请和RC5，RC5-CBC，RC5-CBC-Pad，RC5-CTS并

                   分类了各种变更

                 ECDSA

                   椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)设计的数学原理是基于椭圆曲线离散对数问题的难解性。EC点上离散对数的研究现状表明:所使用的ECDSA密钥至少需                     

                     要192比特,才能保证有足够的中长期安全。     

                  SKIPJACK

                    Skipjack分组加密算法是由美国国家安全局(NSA)从1985年开始设计，1990年完成评估，于1993年由美国政府正式对外宣布的，是"Capstone"(美国政

                     府根据1987年国会通过的计算机安全法案所订立的长远计划)中的一个项目(另外三个项目分别是数字签名标准(DSA)、安全散列函数(SHA)及密钥交换

                     方法)。Skipjack算法曾经被列为“机密”等级。

         2、在公钥密码中，收信方和发信方使用的密钥互不相同，而且几乎不可能由解密密钥(简称公钥)推导出加密密钥（简称私钥）。比较著名的公钥密码算法有：RSA、McEliece密码、Diffe-Hcllman、Rabin、Ong-Fiat Shamir、零知识证明的算法、ECC、EIGamal算法等公钥制密码算法的优点在于它密钥分配很方便．不需要单独的安全密钥信道，并且N个用户相互通信时只要N组密钥（公钥和私钥），从公钥到私钥的过程是不可逆的。同时它还具有身份的认证性，可满足当前数字签名等认证的需受．例如RSA DSA(数字签名）

                 RSA 

                 RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，也易于理解和操作。RSA公钥加密算法是1977年由Ron Rivest、Adi Shamirh和LenAdleman在（美

                  国麻省理工学院）开发的。RSA取名来自开发他们三者的名字。RSA是目前最有影响力的公钥加密算法，它能够抵抗到目前为止已知的所有密码***，

                  已被ISO推荐为公钥数据加密标准。RSA算法基于一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但那时想要对其乘积进行因式分解却极其困

                  难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。

        DSA   

                  Digital Signature Algorithm (DSA)是Schnorr和ElGamal签名算法的变种，被美国NIST(美国国家标准局)作为数字签名标准(DigitalSignature

                    Standard)。同样属于公匙密码体系，并使用Secure Hash Algorithm(SHA/SHA-1)作为中间单向计算算法。

                  DH            

                 Diffie-Hellman算法(D-H算法)，密钥一致协议。是由公开密钥密码体制的奠基人Diffie和Hellman所提出的一种思想。简单的说就是允许两名用户在

                    公开媒体上交换信息以生成"一致"的、可以共享的密钥。换句话说，就是由甲方产出一对密钥（公钥、私钥），乙方依照甲方公钥产生乙方密钥对

                  （公钥、私钥）。以此为基线，作为数据传输保密基础，同时双方使用同一种对称加密算法构建本地密钥（SecretKey）对数据加密。这样，在互通了

                   本地密（SecretKey）算法后，甲乙双方公开自己的公钥，使用对方的公钥和刚才产生的私钥加密数据，同时可以使用对方的公钥和自己的私钥对数据

                   解密。不单单是甲乙双方两方，可以扩展为多方共享数据通讯，这样就完成了网络交互数据的安全通讯！该算法源于中国的同余定理—中国馀数定理

                 ECC

                 2000年10月，国际密码学界在德国ESSEN召开了学术大会（ECC2000），在这次会议上，来自世界各国的密码学家、数学家证明了对ECC算法的最快破解                 

                  效率是高于亚指数级的，而RSA算法的最快破解效率是亚指数级的。ECC2000的召开进一步从学术上奠定了ECC算法的安全性，极大的推动了它在世界各

                  国的应用。

          3、HASH 算法：HASH算法是一种单向算法。通过单项三列函数，一类特殊的加密算法，一般用来认证，输入变长的数据可获得定长的输出，输入数据发生变化输出数据立即发生变化。通过特定HASH算法可以对原始数据生成特定的HASH值数据，但是反向不可逆的；例如MD5 ，主要用于密码存储。例如各大型门户网站存储的用户密码的数据形式应该是HASH算法之后的形式。有：MD5、RSA、MD2、MD4、MD5、HAVAL、SHA、SHA-1、HMAC、HMAC-MD5、HMAC-SHA1

                  SHA

                   SHA(即Secure Hash Algorlthm，安全散列算法)是一种常用的数据加密算法．它由美国国家标准与技术局(Natlonal Instituteof Standards and

                     Technology)于1993年作为联邦信息处理标准公布(即第一代SHA算法——SHA-0)。在1995年和2002年．其改进版本SHA-1、SHA-2也分别正式公布

                    (SHA-1和SHA-2具有比SHA-0更高的安全性)。SHA算法与MD5算法的设计原理类似．同样也按2blt数据块为单位来处理输入

                 SHA-1

                    SHA-1杂凑算法起初是针对DSA算法而设计的，其设计原理与Ron Rivest提出的MD2，MD4，尤其是MD5杂凑函数的设计原理类似。

                  MD2

                   Rivest在1989年开发出MD2算法。在这个算法中，首先对信息进行数据补位，使信息的字节长度是16的倍数。然后，以一个16位的检验和追加到信息

                    末尾。并且根据这个新产生的信息计算出散列值。后来，Rogier和Chauvaud发现如果忽略了检验将和MD2产生冲突。MD2算法加密后结果是唯一

                    的-----即没有重复。

                 MD4

                  MD4是麻省理工学院教授Ronald Rivest于1990年设计的一种信息摘要算法。它是一种用来测试信息完整性的密码散列函数的实行。其摘要长度为128

                   位。这个算法影响了后来的算法如MD5、SHA 家族和RIPEMD等。

                MD5

                  MD5的全称是Message-Digest Algorithm 5（信息-摘要算法），在90年代初由MIT Laboratory for ComputerScience和RSA Data Security Inc的

                    Ronald L. Rivest开发出来，经MD2、MD3和MD4发展而来。

                 HAMC

                  HAMC是密钥相关的哈希运算消息认证码（keyed-Hash Message Authentication Code）,HMAC运算利用哈希算法，以一个密钥和一个消息为输入，生成

                    一个消息摘要作为输出。HMAC引擎提供HMAC运算功能，发挥两方面的作用：

                （1）验证TPM接受的授权数据和认证数据； 　　

                （2）确认TPM接受到的命令请求是已授权的请求，并且，命令在传送的过程中没有被改动过。

                HMAC_SHA1

                  HMAC_SHA1(Hashed Message Authentication Code, Secure Hash Algorithm)是一种安全的基于加密hash函数和共享密钥的消息认证协议。它可以有                    

                   效地防止数据在传输过程中被截获和篡改，维护了数据的完整性、可靠性和安全性。HMAC_SHA1消息认证机制的成功在于一个加密的hash函数、一个加

                   密的随机密钥和一个安全的密钥交换机制。HMAC_SHA1 其实还是一种散列算法,只不过是用密钥来求取摘要值的散列算法。

              HMAC_SHA1算法在身份验证和数据完整性方面可以得到很好的应用，在目前网络安全也得到较好的实现

 三、除了以上几类密码外，近些年米，国内外还在研究的多种其他新型密码，

         如量子密码(Quantum Cryptography)．热流密码(Heat Flow Cryptography)．混沌密码(Chaos Cryptography)和图视密码(Visual Cryptography)。

        这些都还处于预研段，特别是其安全性和可靠性需要研究．离实用尚有距离．