密碼學(xué)——對(duì)稱加密、非對(duì)稱加密與哈希加密
因?yàn)樽罱_(kāi)始研究無(wú)人機(jī)反制，所以就要針對(duì)傳輸協(xié)議做一些了解研究，所以就開(kāi)始學(xué)一下密碼學(xué)，來(lái)充實(shí)一下自己之前沒(méi)有學(xué)習(xí)的內(nèi)容。
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密碼學(xué)是數(shù)學(xué)的一個(gè)分支，加密算法主要分為對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密算法，對(duì)稱加密指的是接受和發(fā)送雙方的加密解密的密鑰相同，非對(duì)稱指的則是雙方的密鑰不同；還有一種不需要密鑰的哈希算法。
常見(jiàn)的 對(duì)稱加密 算法主要有 DES、3DES、AES 等，常見(jiàn)的 非對(duì)稱算法 主要有 RSA、DSA 等，散列算法 主要有 SHA-1、MD5 等。
對(duì)稱加密算法
應(yīng)用的時(shí)間比較早，技術(shù)也比較成熟，數(shù)據(jù)發(fā)送方將數(shù)據(jù)明文和加密密鑰一起經(jīng)過(guò)加密算法加密后發(fā)送，接收方使用相同的密鑰對(duì)其進(jìn)行解密，就可以閱讀明文了。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，使用到的密鑰只有一個(gè)，需要確保雙方之前都已經(jīng)知道該密鑰。
對(duì)稱加密算法的特點(diǎn)是算法公開(kāi)、計(jì)算量小、加密速度快、加密效率高。
不足之處是，交易雙方都使用同樣鑰匙，安全性得不到保證。此外，每對(duì)用戶每次使用對(duì)稱加密算法時(shí)，都需要使用其他人不知道的惟一鑰匙，這會(huì)使得發(fā)收信雙方所擁有的鑰匙數(shù)量呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，密鑰管理成為用戶的負(fù)擔(dān)。對(duì)稱加密算法提供了認(rèn)證的功能，但無(wú)法提供簽名功能，如果密鑰被提前獲知的話，接收方就無(wú)法保證明文數(shù)據(jù)是發(fā)送方所發(fā)出的。
數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（Data Encryption Standard，縮寫(xiě)為DES）曾經(jīng)是世界標(biāo)準(zhǔn)。DES的整個(gè)體制是公開(kāi)的，系統(tǒng)的安全性完全靠密鑰保密。DES 加密算法是一種 分組密碼，以 64 位為 分組對(duì)數(shù)據(jù) 加密，它的 密鑰長(zhǎng)度 是 56 位，加密解密 用 同一算法。DES 加密算法是對(duì) 密鑰 進(jìn)行保密，而 公開(kāi)算法，包括加密和解密算法。這樣，只有掌握了和發(fā)送方 相同密鑰 的人才能解讀由 DES加密算法加密的密文數(shù)據(jù)。因此，破譯 DES 加密算法實(shí)際上就是 搜索密鑰的編碼。對(duì)于 56 位長(zhǎng)度的 密鑰 來(lái)說(shuō)，如果用 窮舉法 來(lái)進(jìn)行搜索的話，其運(yùn)算次數(shù)為 2 ^ 56 次。
非對(duì)稱加密算法
這個(gè)算法類似對(duì)密鑰進(jìn)行保密，將私鑰一直不發(fā)出，利用公鑰在網(wǎng)絡(luò)間進(jìn)行傳遞加密，然后用私鑰進(jìn)行解密的過(guò)程，以此來(lái)確保安全性和可靠性。公鑰和私鑰是一對(duì)，公鑰用作加密，只有對(duì)應(yīng)的私鑰才能將其解密。
由于是由不同的密鑰進(jìn)行加密解密，因此稱為不對(duì)稱加密，算法很復(fù)雜，加密解密的速度相對(duì)來(lái)說(shuō)比較慢。在對(duì)稱加密的過(guò)程中，密鑰的傳輸是需要嚴(yán)格保證安全性的。但是非對(duì)稱傳輸里面，公鑰是公開(kāi)的，安全性不需要太多的保證，只需解密的時(shí)候使用自己的私鑰進(jìn)行就可以了。
初始狀態(tài)下，通訊網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的A和B都要產(chǎn)生一對(duì)用于加密算法和解密的公鑰和私鑰。
A的私鑰保密，A的公鑰告訴B；B的私鑰保密，B的公鑰告訴A。相當(dāng)于公鑰就在通訊網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行傳播，私鑰始終自我保留。
A要給B發(fā)送信息時(shí)，A用B的公鑰加密信息，因?yàn)锳知道B的公鑰。
B收到這個(gè)消息后，B用自己的私鑰解密A的消息。其他所有收到這個(gè)報(bào)文的人都無(wú)法解密，因?yàn)橹挥蠦才有B的私鑰。
RSA 加密算法是目前最有影響力的 公鑰加密算法，并且被普遍認(rèn)為是目前最優(yōu)秀的公鑰方案之一。RSA 是第一個(gè)能同時(shí)用于 加密 和 數(shù)字簽名 的算法，它能夠 抵抗 到目前為止已知的所有密碼攻擊，已被 ISO 推薦為公鑰數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)。RSA 加密算法基于一個(gè)十分簡(jiǎn)單的數(shù)論事實(shí)：將兩個(gè)大 素?cái)?shù) 相乘十分容易，但想要對(duì)其乘積進(jìn)行 因式分解 卻極其困難，因此可以將 乘積 公開(kāi)作為 加密密鑰。
Hash算法
這里的哈希算法的基礎(chǔ)和Java里面的哈希表類似，都是根據(jù)元素自身的元素特性通過(guò)哈希函數(shù)計(jì)算取余。哈希函數(shù)就是把任意長(zhǎng)度的消息壓縮到固定長(zhǎng)度的消息摘要的函數(shù)。
散列函數(shù)是一個(gè)多對(duì)一的函數(shù)，在理論上必定存在不同的輸入對(duì)應(yīng)相同的散列輸出，但這種情況在實(shí)際中必須不可能出現(xiàn)。（通過(guò)分塊操作使其在計(jì)算上不可行）
正向快速：給定明文和hash算法，在有限時(shí)間和有限資源內(nèi)計(jì)算Hash值。
不可逆性：給定任意的Hash值，在有限時(shí)間內(nèi)很難逆推出明文。
輸入敏感：如果輸入的數(shù)據(jù)信息被輕微修改，輸出的Hash值也會(huì)有很明顯的變化。
抗碰撞性：如果滿足x≠y且H(x)=H(y)，則稱為碰撞。任意輸入不同的數(shù)據(jù)，其輸出的Hash值不可能相同，如果給定一個(gè)數(shù)據(jù)塊去找出其具有相同的Hash值，那是幾乎不可能。
SHA—256算法是最常使用的哈希加密算法，中本聰在加密比特幣的時(shí)候就是使用了這個(gè)算法。無(wú)論輸入的長(zhǎng)度是多少，都只輸出64個(gè)字符，32個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度，256bit，只包含0-9和A-F。
