在安全领域,利用密钥加密算法来对通信的过程进行加密是一种常见的安全手段。利用该手段能够保障数据安全通信的三个目标:
而常见的密钥加密算法类型大体可以分为三类:对称加密、非对称加密、单向加密。下面我们来了解下相关的算法原理及其常见的算法。
对称加密算法采用单密钥加密,在通信过程中,数据发送方将原始数据分割成固定大小的块,经过密钥和加密算法逐个加密后,发送给接收方;接收方收到加密后的报文后,结合密钥和解密算法解密组合后得出原始数据。由于加解密算法是公开的,因此在这过程中,密钥的安全传递就成为了至关重要的事了。而密钥通常来说是通过双方协商,以物理的方式传递给对方,或者利用第三方平台传递给对方,一旦这过程出现了密钥泄露,不怀好意的人就能结合相应的算法拦截解密出其加密传输的内容。
对称加密算法拥有着算法公开、计算量小、加密速度和效率高得特定,但是也有着密钥单一、密钥管理困难等缺点。
常见的对称加密算法有:
DES:分组式加密算法,以64位为分组对数据加密,加解密使用同一个算法。
3DES:三重数据加密算法,对每个数据块应用三次DES加密算法。
AES:高级加密标准算法,是美国联邦政府采用的一种区块加密标准,用于替代原先的DES,目前已被广泛应用。
Blowfish:Blowfish算法是一个64位分组及可变密钥长度的对称密钥分组密码算法,可用来加密64比特长度的字符串。
非对称加密算法采用公钥和私钥两种不同的密码来进行加解密。公钥和私钥是成对存在,公钥是从私钥中提取产生公开给所有人的,如果使用公钥对数据进行加密,那么只有对应的私钥才能解密,反之亦然。
下图为简单非对称加密算法的常见流程:
发送方Bob从接收方Alice获取其对应的公钥,并结合相应的非对称算法将明文加密后发送给Alice;Alice接收到加密的密文后,结合自己的私钥和非对称算法解密得到明文。这种简单的非对称加密算法的应用其安全性比对称加密算法来说要高,但是其不足之处在于无法确认公钥的来源合法性以及数据的完整性。
非对称加密算法具有安全性高、算法强度负复杂的优点,其缺点为加解密耗时长、速度慢,只适合对少量数据进行加密,其常见算法包括:
RSA :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,可用于加密,也能用于签名。
DSA :数字签名算法,仅能用于签名,不能用于加解密。
DSS :数字签名标准,技能用于签名,也可以用于加解密。
ELGamal :利用离散对数的原理对数据进行加解密或数据签名,其速度是最慢的。
单向加密算法常用于提取数据指纹,验证数据的完整性。发送者将明文通过单向加密算法加密生成定长的密文串,然后传递给接收方。接收方在收到加密的报文后进行解密,将解密获取到的明文使用相同的单向加密算法进行加密,得出加密后的密文串。随后将之与发送者发送过来的密文串进行对比,若发送前和发送后的密文串相一致,则说明传输过程中数据没有损坏;若不一致,说明传输过程中数据丢失了。单向加密算法只能用于对数据的加密,无法被解密,其特点为定长输出、雪崩效应。常见的算法包括:MD5、sha1、sha224等等,其常见用途包括:数字摘要、数字签名等等。
密钥交换IKE(Internet Key Exchange)通常是指双方通过交换密钥来实现数据加密和解密,常见的密钥交换方式有下面两种:
1、公钥加密,将公钥加密后通过网络传输到对方进行解密,这种方式缺点在于具有很大的可能性被拦截破解,因此不常用;
2、Diffie-Hellman,DH算法是一种密钥交换算法,其既不用于加密,也不产生数字签名。DH算法的巧妙在于需要安全通信的双方可以用这个方法确定对称密钥。然后可以用这个密钥进行加密和解密。但是注意,这个密钥交换协议/算法只能用于密钥的交换,而不能进行消息的加密和解密。双方确定要用的密钥后,要使用其他对称密钥操作加密算法实际加密和解密消息。DH算法通过双方共有的参数、私有参数和算法信息来进行加密,然后双方将计算后的结果进行交换,交换完成后再和属于自己私有的参数进行特殊算法,经过双方计算后的结果是相同的,此结果即为密钥。
如:
在整个过程中,第三方人员只能获取p、g两个值,AB双方交换的是计算后的结果,因此这种方式是很安全的。
公钥基础设施是一个包括硬件、软件、人员、策略和规程的集合,用于实现基于公钥密码机制的密钥和证书的生成、管理、存储、分发和撤销的功能,其组成包括:签证机构CA、注册机构RA、证书吊销列表CRL和证书存取库CB。
PKI采用证书管理公钥,通过第三方可信任CA中心,把用户的公钥和其他用户信息组生成证书,用于验证用户的身份。
公钥证书是以数字签名的方式声明,它将公钥的值绑定到持有对应私钥的个人、设备或服务身份。公钥证书的生成遵循X.509协议的规定,其内容包括:证书名称、证书版本、序列号、算法标识、颁发者、有效期、有效起始日期、有效终止日期、公钥 、证书签名等等的内容。
CA证书认证的流程如下图,Bob为了向Alice证明自己是Bob和某个公钥是自己的,她便向一个Bob和Alice都信任的CA机构申请证书,Bob先自己生成了一对密钥对(私钥和公钥),把自己的私钥保存在自己电脑上,然后把公钥给CA申请证书,CA接受申请于是给Bob颁发了一个数字证书,证书中包含了Bob的那个公钥以及其它身份信息,当然,CA会计算这些信息的消息摘要并用自己的私钥加密消息摘要(数字签名)一并附在Bob的证书上,以此来证明这个证书就是CA自己颁发的。Alice得到Bob的证书后用CA的证书(自签署的)中的公钥来解密消息摘要,随后将摘要和Bob的公钥发送到CA服务器上进行核对。CA在接收到Alice的核对请求后,会根据Alice提供的信息核对Bob的证书是否合法,如果确认合法则回复Alice证书合法。Alice收到CA的确认回复后,再去使用从证书中获取的Bob的公钥加密邮件然后发送给Bob,Bob接收后再以自己的私钥进行解密。
由于之前接触过银行的一些系统,所以对几种加密方式有一些了解和使用,而这次想和大家探讨一下目前最流行的三种加密方式。
MD5:公开的算法,任何语言实现后其实都一样,通用的.不可逆加密:原文--加密--密文,密文无法解密出原文,相同原文加密的结果是一样的,不同长度的内容加密后加过都是32位,原文差别很小,结果差别很大,不管文件多大,都能产生32位长度摘要;
DES:对称可逆加密:加密后能解密回原文,加密key和解密key是同一个,加密解密的速度快,问题是密钥的安全;
RSA:非对称可逆加密:加密后能解密回原文,加密key和解密key不是一个,而是一对,相比较于前面这一种Des 对称可逆加密性能要差;
大家可以根据上图思考CA如何颁发证书到客户端访问时所需要的交互验证过程,可以下方留言交流@!
一、密钥散列
采用MD5或者SHA1等散列算法,对明文进行加密。严格来说,MD5不算一种加密算法,而是一种摘要算法。无论多长的输入,MD5都会输出一个128位(16字节)的散列值。而SHA1也是流行的消息摘要算法,它可以生成一个被称为消息摘要的160位(20字节)散列值。MD5相对SHA1来说,安全性较低,但是速度快;SHA1和MD5相比安全性高,但是速度慢。
二、对称加密
采用单钥密码系统的加密方法,同一个密钥可以同时用作信息的加密和解密,这种加密方法称为对称加密。对称加密算法中常用的算法有:DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC2、RC4、RC5、IDEA、SKIPJACK等。
三、非对称加密
非对称加密算法是一种密钥的保密方法,它需要两个密钥来进行加密和解密,这两个密钥是公开密钥和私有密钥。公钥与私钥是一对,如果用公钥对数据进行加密,只有用对应的私钥才能解密。非对称加密算法有:RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC(椭圆曲线加密算法)。
四、数字签名
数字签名(又称公钥数字签名)是只有信息的发送者才能产生的别人无法伪造的一段数字串,这段数字串同时也是对信息的发送者发送信息真实性的一个有效证明。它是一种类似写在纸上的普通的物理签名,但是在使用了公钥加密领域的技术来实现的,用于鉴别数字信息的方法。
五、直接明文保存
早期很多这样的做法,比如用户设置的密码是“123”,直接就将“123”保存到数据库中,这种是最简单的保存方式,也是最不安全的方式。但实际上不少互联网公司,都可能采取的是这种方式。
六、使用MD5、SHA1等单向HASH算法保护密码
使用这些算法后,无法通过计算还原出原始密码,而且实现比较简单,因此很多互联网公司都采用这种方式保存用户密码,曾经这种方式也是比较安全的方式,但随着彩虹表技术的兴起,可以建立彩虹表进行查表破解,目前这种方式已经很不安全了。
七、特殊的单向HASH算法
由于单向HASH算法在保护密码方面不再安全,于是有些公司在单向HASH算法基础上进行了加盐、多次HASH等扩展,这些方式可以在一定程度上增加破解难度,对于加了“固定盐”的HASH算法,需要保护“盐”不能泄露,这就会遇到“保护对称密钥”一样的问题,一旦“盐”泄露,根据“盐”重新建立彩虹表可以进行破解,对于多次HASH,也只是增加了破解的时间,并没有本质上的提升。
八、PBKDF2
该算法原理大致相当于在HASH算法基础上增加随机盐,并进行多次HASH运算,随机盐使得彩虹表的建表难度大幅增加,而多次HASH也使得建表和破解的难度都大幅增加。
九、BCrypt
BCrypt 在1999年就产生了,并且在对抗 GPU/ASIC 方面要优于 PBKDF2,但是我还是不建议你在新系统中使用它,因为它在离线破解的威胁模型分析中表现并不突出。
十、SCrypt
SCrypt 在如今是一个更好的选择:比 BCrypt设计得更好(尤其是关于内存方面)并且已经在该领域工作了 10 年。另一方面,它也被用于许多加密货币,并且我们有一些硬件(包括 FPGA 和 ASIC)能实现它。 尽管它们专门用于采矿,也可以将其重新用于破解。
保护方法如下:
1、WEP(有线等效加密)——采用WEP64位或者128位数据加密。
2、WPA-PSK(预共享密钥Wi-Fi保护访问)——采用WPA-PSK标准加密,加密类型TKIP。
TKIP即“TemporalKeyIntegrityProtocol”(临时密钥完整性协议),它利用更强大的加密方法,并结合“消息完整性代码”(MIC)来防御黑客的攻击。
3、WPA2-PSK[AES](预共享密钥Wi-Fi保护访问,版本2)——采用WPA2-PSK标准加密,加密类型AES。AES即“AdvancedEncryptionSystem”(高级加密系统),其利用对称128位块数据加密。
4、WPA-PSK[TKIP]/WPA2-PSK[AES]——允许客户端使用WPA-PSK[TKIP]或者WPA2-PSK[AES]目前安全系统最高的是WPA-PSK/WPA2-PSK,设置WIFI的时候选择此种安全类型。
同时密码长度最好设置成16位以上,最好使用数字、字母、大小写、特殊符号混排形式。另外,在设置WIFI时如果禁用“允许SSID广播”功能,把WIFI藏起来,也会大大增加WIFI的安全性。
只是如果隐藏了WIFI的话,移动设备想接入WIFI就不能用普通的搜索方式寻找WIFI,必须用手动添加的方式把WIFI信息添加到移动设备里。
扩展资料:
多种方法增强WIFI安全:
1.采用WPA/WPA2加密方式,不要用有缺陷的加密方式,这种加密方式是最常用的加密方式。
2.不要使用初始口令和密码,设置密码的时候,一定要选用长密码,复杂一些的,不能使用生日或电话号码等,定期更换密码。
3.无线路由器后台管理的用户名和密码一般均默认为admin,一定要改掉,否则路由器极易被入侵者控制。
4.禁用WPS功能,现有的WPS功能存在漏洞,使路由器的接入密码和后台管理密码有暴露可能。
5.启用MAC地址过滤功能,绑定经常使用的设备。经常登录路由器管理后台,看看有没有不熟悉的设备连入了WIFI,有的话断开并封掉MAC地址。封完以后马上修改WIFI密码和路由器后台账号密码。
6.关闭远程管理端口,关闭路由器的DHCP功能,启用固定IP地址,不要让路由器自动分配IP地址。
7.平时使用要注意固件升级。有漏洞的无线路由器一定要及时打补丁升级或换成更安全的。
8.不管在手机端还是电脑端都应安装安全软件。
私有密钥加密和公开密钥加密。加密是以某种特殊的算法改变原有的信息数据,使得未授权的用户即使获得了已加密的信息,到2022年常用的加密方法主要有私有密钥加密和公开密钥加密两种,按照网络层次的不同,数据加密方式划分,主要有链路加密、节点加密、端到端的加密三种。
目前常用的加密方法主要有两种私有密钥加密和公开密钥加密。
私有密钥加密法的特点信息发送方与信息接收方均需采用同样的密钥,具有对称性,也称对称加密。公开密钥加密,又称非对称加密,采用一对密钥,一个是私人密钥,另一个则是公开密钥。
私有密钥加密法的一个最大特点是:信息发送方与信息接收方均需采用同样的密钥,具有对称性,所以私有密钥加密又称为对称密钥加密。