加密演算法解读，盘点世界最主流的加密算法

币圈吴彦祖 • 2022年5月30日 am11:10 • 知识问答 • 阅读 252

加密演算法解读

加密算法是一个函数，也可以视为是一把钥匙，通过使用一个加密钥匙，将原来的明文档或数据转化成一串不可读的密文代码。加密流程是不可逆的，只有持有对应的解密钥匙才能将该加密资讯解密成可阅读的明文。加密使得私密数据可以在低风险的情况下，通过公共网络进行传输，并保护数据不被协力厂商窃取、阅读。

各类加密算法的安全性

目前常见的加密算法分类如下：

1，单向散列加密算法

常见算法包括：MD5、sha1、sha256等

2，对称加密算法

常见的算法有：DES、3DES、AES

3，非对称加密算法

常见算法包括：RSA、ECC

各种加密算法对比如下：
1，单向散列加密算法：

名称	运行速度	安全性
MD5	快	中
SHA-1	慢	高
SHA-256	更慢	更高

2，对称加密算法：

名称	密钥	运行速度	安全性	资源消耗
DES	56位	较快	低	中
3DES	112位或168位	慢	中	高
AES	128、192、256位	快	高	低

3，非对称加密算法：

名称	成熟度	安全性	运算速度	资源消耗
RSA	高	高	中	中
ECC	高	高	慢	高

世界最主流的加密算法

1、对称加密算法（AES、DES、3DES）

对称加密算法是指加密和解密采用相同的密钥，是可逆的（即可解密）。

AES加密算法是密码学中的高级加密标准，采用的是对称分组密码体制，密钥长度的最少支持为128。AES加密算法是美国联邦政府采用的区块加密标准，这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界使用。

AES数学原理详解：https://www.cnblogs.com/block2016/p/5596676.html

**优点：**加密速度快

**缺点：**密钥的传递和保存是一个问题，参与加密和解密的双方使用的密钥是一样的，这样密钥就很容易泄露。

2、非对称加密算法（RSA、DSA、ECC）

非对称加密算法是指加密和解密采用不同的密钥（公钥和私钥），因此非对称加密也叫公钥加密，是可逆的（即可解密）。公钥密码体制根据其所依据的难题一般分为三类：大素数分解问题类、离散对数问题类、椭圆曲线类。

RSA加密算法是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，但是想要对其乘积进行因式分解极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。虽然RSA的安全性一直未能得到理论上的证明，但它经历了各种攻击至今未被完全攻破。

**优点：**加密和解密的密钥不一致，公钥是可以公开的，只需保证私钥不被泄露即可，这样就密钥的传递变的简单很多，从而降低了被破解的几率。

**缺点：**加密速度慢

RSA加密算法既可以用来做数据加密，也可以用来数字签名。

–数据加密过程：发送者用公钥加密，接收者用私钥解密（只有拥有私钥的接收者才能解读加密的内容）

–数字签名过程：甲方用私钥加密，乙方用公钥解密（乙方解密成功说明就是甲方加的密，甲方就不可以抵赖）

详细数学原理见【来龙去脉系列】RSA算法原理

ECC加密算法是基于椭圆曲线上离散对数计算问题（ECDLP）的ECC算法。ECC算法的数学理论非常深奥和复杂，在工程应用中比较难于实现，但它的单位安全强度相对较高。

用国际上公认的对于ECC算法最有效的攻击方法–Pollard rho方法去破译和攻击ECC算法，它的破译或求解难度基本上是指数级的。正是由于RSA算法和ECC算法这一明显不同，使得ECC算法的单位安全强度高于RSA算法，也就是说，要达到同样的安全强度，ECC算法所需的密钥长度远比RSA算法低。有研究表示160位的椭圆密钥与1024位的RSA密钥安全性相同。在私钥的加密解密速度上，ECC算法比RSA、DSA速度更快。存储空间占用更小。

扩展阅读：

ECDH and ECDSA

How to encrypt data using Elliptic Curve Algorithm in C#

ECC Examples for C#

3、线性散列算法算法（MD5、SHA1、HMAC）

MD5全称是Message-Digest Algorithm 5（信息摘要算法5），单向的算法不可逆（被MD5加密的数据不能被解密）。MD5加密后的数据长度要比加密数据小的多，且长度固定，且加密后的串是唯一的。

适用场景：常用在不可还原的密码存储、信息完整性校验等。

信息完整性校验：典型的应用是对一段信息产生信息摘要，以防止被篡改。如果再有一个第三方的认证机构，用MD5还可以防止文件作者的“抵赖”，这就是所谓的数字签名应用。

SHA-1 与 MD5 的比较

SHA-1摘要比MD5摘要长32 位，所以SHA-1对强行攻击有更大的强度，比MD5更安全。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2^{128数量级的操作，而对SHA-1则是2}160数量级的操作。

在相同的硬件上，SHA-1 的运行速度比 MD5 慢。

4、混合加密

由于以上加密算法都有各自的缺点（RSA加密速度慢、AES密钥存储问题、MD5加密不可逆），因此实际应用时常将几种加密算法混合使用。

例如：RSA+AES：

采用RSA加密AES的密钥，采用AES对数据进行加密，这样集成了两种加密算法的优点，既保证了数据加密的速度，又实现了安全方便的密钥管理。

那么，采用多少位的密钥合适呢？一般来讲密钥长度越长，安全性越高，但是加密速度越慢。所以密钥长度也要合理的选择，一般RSA建议采用1024位的数字，AES建议采用128位即可。

5、Base64

严格意义讲，Base64并不能算是一种加密算法，而是一种编码格式，是网络上最常见的用于传输8bid字节代码的编码方式之一。

Base64编码可用于在HTTP环境下传递较长的标识信息，Base编码不仅不仅比较简单，同时也据有不可读性（编码的数据不会被肉眼直接看到）。

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