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1、对称加密
对称加密算法又称为传统密码算法，加密密钥和解密密钥是相同的。对称加密算法要求通信双方在开始通信前，要首先商定一个用于加密和解密的密钥。算法的安全性就依赖于这个密钥，如果这个密钥被泄露了，就意味着通信不再安全。
1.1、加密类型
根据加密方式不一样，对称加密算法又分为两种加密类型：流加密和块加密。
1.1.1、流加密
流加密：每次只对明文中的单个位或单个字节进行加密操作。优点是能够实时进行数据传输和解密，缺点是抗攻击能力比较弱。
1.1.2、块加密
块加密(也称为分组加密)：每次对明文中的一组数据进行加密操作。现在使用的分组加密算法典型的分组长度是64位，这个长度大到足以防止破译攻击，而又小到足以方便使用。块加密算法优点是抗攻击能力强，但实时性稍差。
算法模式是块加密法中一系列基本算法步骤的组合。块加密法常用的加密模式：电子编码簿模式(ECB)，加密块链接模式(CBC)，加密反馈模式(CFB)，输出反馈模式(OFB)，计数器模式(CTR)。
电子编码簿模式(ECB)
电子编码簿模式是最简单的操作模式，将输入明文消息分为64位块，然后单独加密每个块，消息中所有块使用相同密钥加密。
加密步骤如下：
从加密步骤我们可以看出，ECB模式中用同一个密钥加密消息的所有块，如果原消息中重复明文块，则加密消息中的相应密文块也会重复。如果输入中一个明文块多次出现，则输出中相应的密文块也会多次出现，从而让攻击者找到漏洞进行破解。
加密块链接模式(CBC)
为了解决ECB模式中相同明文产生相同密文的问题，出现了CBC加密模式。CBC加密模式保证了即使输入中明文块相同，也能得到不同的密文块。CBC加密模式使用了反馈机制。
加密步骤如下：
第一步接收两个输入：明文块1和一个随机文本块IV(Initialization Vector)，称为初始化向量。
初始向量没有什么特别意义，只是使每个消息唯一。初始化向量是随机生成的，可以保证明文块1即使相同也能产生不同密文块1(随机生成的初始化向量相同的概率是很小的)。
加密时第一步使用IV和明文1作异或运算，加密后得到密文1，第二步用密文1和明文2作异或运算，加密后得到密文2，后面依此类推。
初始化向量只在第一个明文块中使用，但所有明文块加密依旧使用相同密钥。
加密反馈模式(CFB)
不是所有应用程序都能处理数据块，面向字符的应用程序也需要安全性。这时要使用流加密法，可以使用加密反馈模式。
加密反馈模式中，数据用更小的单元加密(可以是8位，即一个字符的长度)，这个长度小于定义的块长(通常是64位)。假设我们一次处理j位(j通常取8)。
第一步：
与CBC模式一样，加密反馈模式也使用64位的初始化向量。初始化向量放在移位寄存器中，第一步产生相应的64位初始化向量密文
第二步：
加密初始化向量最左边的j位与明文前j位进行异或运算，产生密文第一部分密文C。
第三步：
初始化向量的位左移j位，使移位寄存器最右边的j位为不可预测的数据，在其中填入C的内容。
第四步：
重复1~3步，直到加密所有明文单元
总体加密过程如下
输出反馈模式(OFB)
输出反馈模式与CFB很相似，唯一差别是，CFB中密文填入加密过程下一阶段，而在OFB中，IV加密过程的输入填入加密过程下一阶段。
计数器模式(CTR)
计数器模式与OFB模式非常类似。它使用序号(称为计数器)作为算法的输入。每个块加密后，要填充到寄存器中，使用下一个寄存器值。通常使用一个常数作为初始计数器的值，并且每次迭代后递增(通常是增加1)。计数器块的大虚哎等于明文块的大小。
加密时，计数器加密后与明文块作XOR运算，得到密文。
1.2、对称加密算法
1.2.1、DES
全称为Data Encryption Standard，即数据加密标准。
DES是一种块加密算法，按64位块长加密数据，即把64位明文作为DES的输入，产生64位密文输出。
DES工作原理
DES使用56位密钥。实际上，最初的密钥为64位，但在DES过程开始之前放弃密钥的每个第八位，从而得到56位密钥，即放弃第8、16、24、32、40、48、56、64位。
1.2.2、3DES
即三重DES，就是三次执行DES，分为两个大类
三个密钥的三重DES
首先用密钥K1加密明文块P，然后用密钥K2加密，最后用密钥K3加密，其中K1，K2，K3各不相同
两个密钥的三重DES
1.2.4、AES
全称为Advanced Encryption Standard，即高级加密标准，这个标准用来替代原先的DES。
1998年6月，Rijndael算法提交给美国国家标准与技术协会(NIST)，作为AES的候选算法之一。最初有15种候选算法。2000年10月，NIST宣布AES最终选择Rijndael。
Rijndael使用的密钥和区块长度可以是32位的整数倍，以128位为下限，256位为上限。AES只选择了区块长度固定为128位，密钥长度为128，192或256位。
2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。
1.2.5、SM1
SM1 为对称加密。其加密强度与AES相当。该算法不公开，调用该算法时，需要通过加密芯片的接口进行调用。
1.2.6、SM4
SM4由我国国家密码管理局在2012年发布，常用于无线互联网加密等领域。与DES和AES算法类似，SM4算法也是一种分组加密算法。其分组长度为128位，密钥长度也为128位。
1.2.7、RC2
RC2是一种块加密算法。输入和输出块大小都是64位。而密钥是可变的，从1字节到128字节。
1.2.8、RC4
RC4是RSA安全公司的Ron Rivest于1987年设计。这种算法的正式名字是Rivest Cipher 4。为了引用方便，通常缩写为RC4。RC4是一种流加密算法。
1.2.9、RC5
RC5是一种块加密算法。块长、轮数、密钥长度都是可变的。块长可取16，32和64位。密钥长度为0~2040位。
RC5算法的特定实例记作R5-w/r/b，其中w为分组长度，r为轮数，b为密钥长度。
RC5-32/16/16 表示RC5的块长为64位(RC5一次加密2字节)，16轮和16字节(128位)密钥。
说明
上面介绍的几种对称加密算法，只有RC4是流加密，其他都是分组加密。
上面这些只是对对称加密算法进行了一个简单介绍，没有介绍这些算法的加密步骤，如果你对这些加密算法的步骤感兴趣，推荐两本书籍，可以自行去查阅：
《密码编码学与网络安全》 -[美] William Stallings 著 电子工业出版社
《密码学与网络安全》-Atul Kahate著 清华大学出版社
后面如果有时间和精力，我会单独写文章介绍这些加密算法的加密步骤。
2、非对称加密
非对称加密算法是现代密码学取得的最大成就之一，也是密码学近20年来能够快速发展和推广应用的主要原因之一。非对称加密算法中加密密钥和解密密钥不一样，并且解密密钥理论上很难根据加密密钥推算出来。
非对称加密算法的加密密钥是公开的，理论上任何人都可以获得这个公开的加密密钥进行数据加密。但是，使用公开的加密密钥加密的信息只有相应的解密密钥才能解开，而这个解密密钥一般是不公开的。在非对称加密算法中，加密密钥也叫公钥，解密密钥称为私钥。
2.1、非对称加密算法
2.1.1、RSA
RSA是被研究得最广泛的公钥算法，从提出到现在，经历了各种攻击的考验，逐渐为人们接受，普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。
RSA公开密钥密码体制的原理是：根据数论，寻求两个大素数比较简单，而将它们的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。
RSA算法生成密钥对以及加解密过程：
(1) 选择两个大素数P，Q
设P = 7，Q = 17
(2) 计算N = P x Q
N = 7 x 17 = 119
(3) 选择一个公钥E，使其不是(P - 1)与(Q - 1)的因子
(P - 1) = 6 = 2 x 3
(Q - 1) = 16 = 2 x 2 x 2 x 2
因此我们选的公钥E不能有因子2和3。我们取E = 5
(4) 选择私钥D，满足：(D x E) mod (P - 1) x (Q - 1) = 1
(D x 5) mod 6 x 16 = 1
(D x 5) mod 96 = 1
经计算，取D = 77
(5) 加密时，从明文PT计算密文CT：CT = mod N
假设明文为10
CT = mod 119 = 40
(6) 将密文CT发送给接收方
将40发送给接收方
(7) 解密时，从密文CT得到明文PT：PT = mod N
PT = mod 119 = 10
从上述例子可以看出，RSA算法本身很简单，关键是选择正确的密钥。
假设B要接收A的加密消息，首先生成公钥E和私钥D，私钥D自己保留，公钥E和数字N发布出去，攻击者拿到公钥E和数字N，似乎可以通过试错法计算出私钥D。这里就到了问题的关键，从上述例子可以看出，攻击者只要从N中分解出P和Q，就可以破解私钥。
有人说素数分解不是很简单嘛，小学生都知道，21可以分解成3乘以7，我口算就能破解密码。但在实际应用中，选取的素数是非常大的，比如2048位的素数，你还能口算分解吗？即使借助性能强大的超级计算机，也需要上百年的时间。
目前1024位的RSA密钥虽然未被破解，但有研究称，在未来十年内，1024位的RSA密钥很可能被破解。因此目前商用RSA密码普遍选用了2048位或者更高的密钥位数。1024位已经被认为不太安全了。
2.1.2、ECC
大多数使用公钥密码学进行加密和数字签名的产品和标准都使用RSA算法。我们知道，为了保证RSA使用的安全性，最近这些年来密钥的位数一直在增加，这对使用RSA的应用是很重的负担，对进行大量安全交易的电子商务更是如此(从上面RSA加解密的例子可以推测，当要使用1024位密钥时，计算量是很大的)。
与RSA相比，ECC可以使用比RSA短得多得密钥得到相同得安全性，因此可以减少处理负荷。另一方面，虽然关于ECC的理论已经很成熟，但ECC的可信度还没有RSA高。
ECC全称为elliptic curve cryptography，即椭圆曲线密码学算法。安全性建立在以下数学困难问题基础之上：
椭圆曲线上的离散对数问题：
已知有限域Fp 椭圆曲线点群Ep (a,b) 及其生成元点P∈Ep (a,b)，P的阶是一个大素数。已知整数
k∈Fp 和点P，求点Q=kP是容易的，但已知点P和Q求整数k则是困难的。
椭圆曲线上的两个点P和Q，k为整数，Q = kP，椭圆曲线加密的数学原理：点P称为基点，k为私钥，Q为公钥。
给定k和P，计算Q很容易。但给定P和Q，求k非常困难。
椭圆曲线方程：y = + a
+ b
加解密过程：
(1) 用户选定一条椭圆曲线Ep(a, b)， 并取椭圆曲线上一点作为基点P
(2) 用户A选择大数k作为私钥，并生成公钥Q = kP
(3) 用户A将Ep(a, b)，公钥Q和基点P传给B用户
(4) 用户B接受到信息后，将待传输的明文编码到Ep(a,b)上的一点M，并产生一个随机整数r。
(5) 用户B计算点C1 = M + rQ，C2 = rP
(6) 用户B将C1和C2传给A
(7) 用户A接收到信息后，计算C1 - kC2，就可以得到点M(C1 - kC2 = M + rQ - krP = M + r(Q - kP) = M)。
(8) 再对M进行解码就可以得到明文。
假设在加密过程中，有一个第三者H，H只能知道椭圆曲线 Ep(a,b)、公钥Q、基点P、密文点C(C1, C2)，而通过公钥Q、基点P求私钥k或者通过密文点C(C1, C2)、基点P求随机数r都是非常困难的，因此得以保证数据传输的安全。
密码学中，描述一条Fp上的椭圆曲线，常用到六个参量：T=(p，a，b，n，x，y)。（p 、a 、b） 用来确定一条椭圆曲线，p为素数域内点的个数，a和b是其内的两个大数；x，y为G基点的坐标，也是两个大数；n为点G基点的阶；以上六个量就可以描述一条椭圆曲线。
比特币使用的加密算法就是ECC，选取的曲线名称是 NID_secp256k1
2.1.3、SM2
SM2算法是我国自主知识产权的商业密码算法，是ECC的一种。
ECC是基于椭圆曲线方程 y = + a
+ b，SM通过指定系数a，b确定了唯一的一条曲线。简单理解就是ECC选取的椭圆曲线可以有很多个，而SM2只是选取了唯一的一条椭圆曲线。
SM2椭圆曲线公钥密码算法推荐曲线参数
推荐使用素数域256位椭圆曲线。
椭圆曲线方程：y = + a
+ b
曲线参数：
p=FFFFFFFE FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF 00000000 FFFFFFFF FFFFFFFF
a=FFFFFFFE FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF 00000000 FFFFFFFF FFFFFFFC
b=28E9FA9E 9D9F5E34 4D5A9E4B CF6509A7 F39789F5 15AB8F92 DDBCBD41 4D940E93
n=FFFFFFFE FFFFFFFF FFFFFFFF FFFFFFFF 7203DF6B 21C6052B 53BBF409 39D54123
Gx=32C4AE2C 1F198119 5F990446 6A39C994 8FE30BBF F2660BE1 715A4589 334C74C7
Gy=BC3736A2 F4F6779C 59BDCEE3 6B692153 D0A9877C C62A4740 02DF32E5 2139F0A0
国家密码管理局已经发布了《SM2椭圆曲线公钥密码算法》公告，对SM2算法有非常详细的说明，感兴趣的读者可以自行去查阅。
国家密码管理局关于发布《SM2椭圆曲线公钥密码算法》公告（国密局公告第21号）_国家密码管理局 (oscca.gov.cn)
https://oscca.gov.cn/sca/xxgk/2010-12/17/content_1002386.shtml
3、对称加密与非对称加密技术比较
对称加密
优点：加密速度快
缺点：密钥管理分配困难，安全性较低
非对称加密
优点：安全性较高
缺点：加密速度慢
对称加密技术加密和解密使用的都是同一个密钥，因此密钥的管理非常困难，在分发密钥的过程中，如果密钥被截获，那后面的通信就是不安全的。而非对称加密技术就很好的解决了这一问题，非对称加密技术使用公钥加密，私钥加密。通信前把公钥发布出去，私钥只有自己保留，即便你的公钥被攻击者拿到，没有私钥，就无法进行解密。
那有了非对称加密技术，对称加密是不是就被淘汰了？当然不是，从非对称加密算法的原理可以看出，加密过程涉及到大量的计算，因此不适合对于大量数据进行加密。
4、实践
(2条消息) OpenSSL安装和命令行工具介绍_大草原的小灰灰的博客-CSDN博客
参考资料
《密码编码学与网络安全》 -[美] William Stallings 著 电子工业出版社
《密码学与网络安全》-Atul Kahate著 清华大学出版社