加密技術通常分為兩大類:"對稱式"和"非對稱式"。
對稱性加密算法:對稱式加密就是加密和解密使用同一個密鑰。資訊接收雙方都需事先知道密匙和加解密算法且其密匙是相同的,之後便是對資料進行加解密了。對稱加密算法用來對敏感資料等資訊進行加密。
非對稱算法:非對稱式加密就是加密和解密所使用的不是同一個密鑰,通常有兩個密鑰,稱為"公鑰"和"私鑰",它們兩個必需配對使用,否則不能打開加密檔案。發送雙方A,B事先均生成一堆密匙,然後A将自己的公有密匙發送給B,B将自己的公有密匙發送給A,如果A要給B發送消 息,則先需要用B的公有密匙進行消息加密,然後發送給B端,此時B端再用自己的私有密匙進行消息解密,B向A發送消息時為同樣的道理。
雜湊演算法:雜湊演算法,又稱哈希函數,是一種單向加密算法。在資訊安全技術中,經常需要驗證消息的完整性,散列(Hash)函數提供了這一服務,它對不同長度的輸入消息,産生固定長度的輸出。這個固定長度的輸出稱為原輸入消息的"散列"或"消息摘要"(Message digest)。雜湊演算法不算加密算法,因為其結果是不可逆的,既然是不可逆的,那麼當然不是用來加密的,而是簽名。
對稱性加密算法有:AES、DES、3DES
用途:對稱加密算法用來對敏感資料等資訊進行加密
- DES(Data Encryption Standard):資料加密标準,速度較快,适用于加密大量資料的場合。
- 3DES(Triple DES):是基于DES,對一塊資料用三個不同的密鑰進行三次加密,強度更高。
- AES(Advanced Encryption Standard):進階加密标準,是下一代的加密算法标準,速度快,安全級别高;AES是一個使用128為分組塊的分組加密算法,分組塊和128、192或256位的密鑰一起作為輸入,對4×4的位元組數組上進行操作。衆所周之AES是種十分高效的算法,尤其在8位架構中,這源于它面向位元組的設計。AES 适用于8位的小型單片機或者普通的32位微處理器,并且适合用專門的硬體實作,硬體實作能夠使其吞吐量(每秒可以到達的加密/解密bit數)達到十億量級。同樣,其也适用于RFID系統。
非對稱性算法有:RSA、DSA、ECC
- RSA:由 RSA 公司發明,是一個支援變長密鑰的公共密鑰算法,需要加密的檔案塊的長度也是可變的。RSA在國外早已進入實用階段,已研制出多種高速的RSA的專用晶片。
- DSA(Digital Signature Algorithm):數字簽名算法,是一種标準的 DSS(數字簽名标準),嚴格來說不算加密算法。
- ECC(Elliptic Curves Cryptography):橢圓曲線密碼編碼學。ECC和RSA相比,具有多方面的絕對優勢,主要有:抗攻擊性強。相同的密鑰長度,其抗攻擊性要強很多倍。計算量小,處理速度快。ECC總的速度比RSA、DSA要快得多。存儲空間占用小。ECC的密鑰尺寸和系統參數與RSA、DSA相比要小得多,意味着它所占的存貯空間要小得多。這對于加密算法在IC卡上的應用具有特别重要的意義。帶寬要求低。當對長消息進行加解密時,三類密碼系統有相同的帶寬要求,但應用于短消息時ECC帶寬要求卻低得多。帶寬要求低使ECC在無線網絡領域具有廣泛的應用前景。
雜湊演算法(簽名算法)有:MD5、SHA1、HMAC
用途:主要用于驗證,防止資訊被修。具體用途如:檔案校驗、數字簽名、鑒權協定
- MD5:MD5是一種不可逆的加密算法,目前是最牢靠的加密算法之一,尚沒有能夠逆運算的程式被開發出來,它對應任何字元串都可以加密成一段唯一的固定長度的代碼。
- SHA1:是由NISTNSA設計為同DSA一起使用的,它對長度小于264的輸入,産生長度為160bit的散列值,是以抗窮舉(brute-force)性更好。SHA-1設計時基于和MD4相同原理,并且模仿了該算法。SHA-1是由美國标準技術局(NIST)頒布的國家标準,是一種應用最為廣泛的Hash函數算法,也是目前最先進的加密技術,被政府部門和私營業主用來處理敏感的資訊。而SHA-1基于MD5,MD5又基于MD4。
- HMAC:是密鑰相關的哈希運算消息認證碼(Hash-based Message Authentication Code),HMAC運算利用雜湊演算法,以一個密鑰和一個消息為輸入,生成一個消息摘要作為輸出。也就是說HMAC是需要一個密鑰的。是以,HMAC_SHA1也是需要一個密鑰的,而SHA1不需要。
其他常用算法:
Base64:其實不是安全領域下的加密解密算法,隻能算是一個編碼算法,通常用于把二進制資料編碼為可寫的字元形式的資料,對資料内容進行編碼來适合傳輸(可以對img圖像編碼用于傳輸)。這是一種可逆的編碼方式。編碼後的資料是一個字元串,其中包含的字元為:A-Z、a-z、0-9、+、/,共64個字元(26 + 26 + 10 + 1 + 1 = 64,其實是65個字元,“=”是填充字元。Base64要求把每三個8Bit的位元組轉換為四個6Bit的位元組(3*8 = 4*6 = 24),然後把6Bit再添兩位高位0,組成四個8Bit的位元組,也就是說,轉換後的字元串理論上将要比原來的長1/3。原文的位元組最後不夠3個的地方用0來補足,轉換時Base64編碼用=号來代替。這就是為什麼有些Base64編碼會以一個或兩個等号結束的原因,中間是不可能出現等号的,但等号最多隻有兩個。其實不用"="也不耽誤解碼,之是以用"=",可能是考慮到多段編碼後的Base64字元串拼起來也不會引起混淆。)
Base64編碼是從二進制到字元的過程,像一些中文字元用不同的編碼轉為二進制時,産生的二進制是不一樣的,是以最終産生的Base64字元也不一樣。例如"上網"對應utf-8格式的Base64編碼是"5LiK572R", 對應GB2312格式的Base64編碼是"yc/N+A=="。
标準的Base64并不适合直接放在URL裡傳輸,因為URL編碼器會把标準Base64中的“/”和“+”字元變為形如“%XX”的形式,而這些“%”号在存入資料庫時還需要再進行轉換,因為ANSI SQL中已将“%”号用作通配符。
為解決此問題,可采用一種用于URL的改進Base64編碼,它不在末尾填充'='号,并将标準Base64中的“+”和“/”分别改成了“-”和“_”,這樣就免去了在URL編解碼和資料庫存儲時所要作的轉換,避免了編碼資訊長度在此過程中的增加,并統一了資料庫、表單等處對象辨別符的格式。
另有一種用于正規表達式的改進Base64變種,它将“+”和“/”改成了“!”和“-”,因為“+”,“*”以及前面在IRCu中用到的“[”和“]”在正規表達式中都可能具有特殊含義。
此外還有一些變種,它們将“+/”改為“_-”或“._”(用作程式設計語言中的辨別符名稱)或“.-”(用于XML中的Nmtoken)甚至“_:”(用于XML中的Name)。
HTTPS(全稱:Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer),是以安全為目标的HTTP通道,簡單講是HTTP的安全版。即HTTP下加入SSL層,HTTPS的安全基礎是SSL(SSL使用40 位關鍵字作為RC4流加密算法,這對于商業資訊的加密是合适的。),是以加密的詳細内容就需要SSL。https:URL表明它使用了HTTP,但HTTPS存在不同于HTTP的預設端口及一個加密/身份驗證層(在HTTP與TCP之間),提供了身份驗證與加密通訊方法,現在它被廣泛用于網際網路上安全敏感的通訊,例如交易支付方面。它的主要作用可以分為兩種:一種是建立一個資訊安全通道,來保證資料傳輸的安全;另一種就是确認網站的真實性。
項目應用總結:
- 加密算法是可逆的,用來對敏感資料進行保護。雜湊演算法(簽名算法、雜湊演算法)是不可逆的,主要用于身份驗證。
- 對稱加密算法使用同一個密匙加密和解密,速度快,适合給大量資料加密。對稱加密用戶端和服務端使用同一個密匙,存在被抓包破解的風險。
- 非對稱加密算法使用公鑰加密,私鑰解密,私鑰簽名,公鑰驗簽。安全性比對稱加密高,但速度較慢。非對稱加密使用兩個密匙,服務端和用戶端密匙不一樣,私鑰放在服務端,黑客一般是拿不到的,安全性高。
- Base64不是安全領域下的加解密算法,隻是一個編碼算法,通常用于把二進制資料編碼為可寫的字元形式的資料,特别适合在http,mime協定下的網絡快速傳輸資料。UTF-8和GBK中文的Base64編碼結果是不同的。采用Base64編碼不僅比較簡短,同時也具有不可讀性,即所編碼的資料不會被人用肉眼所直接看到,但這種方式很初級,很簡單。Base64可以對圖檔檔案進行編碼傳輸。
- https協定廣泛用于網際網路上安全敏感的通訊,例如交易支付方面。它的主要作用可以分為兩種:一種是建立一個資訊安全通道,來保證資料傳輸的安全;另一種就是确認網站的真實性。
- 大量資料加密建議采用對稱加密算法,提高加解密速度;小量的機密資料,可以采用非對稱加密算法。在實際的操作過程中,我們通常采用的方式是:采用非對稱加密算法管理對稱算法的密鑰,然後用對稱加密算法加密資料,這樣我們就內建了兩類加密算法的優點,既實作了加密速度快的優點,又實作了安全友善管理密鑰的優點。
- MD5标準密鑰長度128位(128位是指二進制位。二進制太長,是以一般都改寫成16進制,每一位16進制數可以代替4位二進制數,是以128位二進制數寫成16進制就變成了128/4=32位。16位加密就是從32位MD5散列中把中間16位提取出來);sha1标準密鑰長度160位(比MD5摘要長32位),Base64轉換後的字元串理論上将要比原來的長1/3。