加密算法技术原理浅析

在如今的信息安全领域，有各种各样的加密算法凝聚了计算机科学家门的智慧。从宏观上来看，这些加密算法可以归结为三大类：散列算法、对称加密算法、非对称加密算法。

单向散列加密

散列是信息的提炼，通常其长度要比信息小得多，且为一个固定长度。加密性强的散列一定是不可逆的，这就意味着通过散列结果，无法推出任何部分的原始信息。任何输入信息的变化，哪怕仅一位，都将导致散列结果的明显变化，这称之为雪崩效应。散列还应该是防冲突的，即找不出具有相同散列结果的两条信息。具有这些特性的散列结果就可以用于验证信息是否被修改。单向散列函数一般用于产生消息摘要，密钥加密等，常见的有： MD5， SHA。

MD5

简介 ： Message Digest Algorithm MD5（即消息摘要算法第五版）为计算机安全领域广泛使用的一种散列函数，用以提供消息的完整性保护。

MD5 用的是 哈希函数，它的典型应用是对一段信息产生 信息摘要，以 防止被篡改。严格来说，MD5 不是一种 加密算法 而是 摘要算法。无论是多长的输入，MD5 都会输出长度为 128bits 的一个串 (通常用 16 进制 表示为 32 个字符)。

特点：

• 压缩性： 任意长度的数据，算出的 MD5 值长度都是固定的。
• 容易计算 ： 从原数据计算出 MD5 值很容易。
• 抗修改性 ： 对原数据进行任何改动，哪怕只修改1个字节，所得到的 MD5 值都有很大区别。
• 强抗碰撞 ： 已知原数据和其 MD5 值，想找到一个具有相同 MD5 值的数据（即伪造数据）是非常困难的。

应用：一致性验证，数字签名，安全访问认证。

弱点：目前已经可以暴力破解 MD5 的值了，即逆推回去。并且从理论上来说 MD5 并不是绝对的唯一，所以在某些极限条件下还是会出现重复的情况的。

PHP md5() 函数，语法：md5(string, raw)

参数解析：

• string：必需。规定要计算的字符串。
• raw：可选。规定十六进制或二进制输出格式。
  • TRUE – 原始 16 字符二进制格式
  • FALSE – 默认。32 字符十六进制数

SHA-1哈希算法

哈希算法一般指SHA家族，SHA（Secure Hash Algorithm ，安全散列算法）家族的五个算法，分别是SHA-1、SHA-224、SHA-256、SHA-384，和SHA-512。

SHA1 是和 MD5 一样流行的 消息摘要算法，然而 SHA1 比 MD5 的 安全性更强。

PHP sha1() 函数，语法：sha1(string, raw)

参数解析：

• string：必需。规定要计算的字符串。
• raw：可选。规定十六进制或二进制输出格式。
  • TRUE – 原始 20 字符二进制格式
  • FALSE – 默认。40 字符十六进制数

对称加密

对称加密算法 是应用较早的加密算法，又称为 共享密钥加密算法。在 对称加密算法 中，使用的密钥只有一个，发送 和 接收 双方都使用这个密钥对数据进行 加密 和 解密。这就要求加密和解密方事先都必须知道加密的密钥。

常见的对称加密算法主要有 DES、3DES、AES 等。

数据加密过程：在对称加密算法中，数据发送方 将 明文 (原始数据) 和 加密密钥 一起经过特殊 加密处理，生成复杂的 加密密文 进行发送。

数据解密过程：数据接收方 收到密文后，若想读取原数据，则需要使用 加密使用的密钥 及相同算法的 逆算法 对加密的密文进行解密，才能使其恢复成 可读明文。

AES算法

AES 加密算法是密码学中的 高级加密标准，该加密算法采用 对称分组密码体制，密钥长度的最少支持为 128 位、 192 位、256 位，分组长度 128 位，算法应易于各种硬件和软件实现。这种加密算法是美国联邦政府采用的 区块加密标准。

AES 本身就是为了取代 DES 的，AES 具有更好的 安全性、效率 和 灵活性。

非对称加密

非对称加密算法，又称为 公开密钥加密算法。它需要两个密钥，一个称为 公开密钥 (public key)，即 公钥，另一个称为 私有密钥(private key)，即 私钥。

因为 加密 和 解密 使用的是两个不同的密钥，所以这种算法称为 非对称加密算法。

常见的 非对称算法 主要有 RSA、DSA 等。

1. 如果使用 公钥 对数据 进行加密，只有用对应的 私钥 才能 进行解密。
2. 如果使用 私钥 对数据 进行加密，只有用对应的 公钥 才能 进行解密。

虽然 非对称加密 安全性更高，但是速度比较慢，所以目前最通用的方案是：将对称加密的密钥使用非对称加密的公钥进行加密，然后发送出去，接收方使用私钥进行解密得到对称加密的密钥，然后双方可以使用对称加密来进行沟通。

RSA算法

RSA 加密算法是目前最有影响力的 公钥加密算法，并且被普遍认为是目前 最优秀的公钥方案 之一。

RSA 是第一个能同时用于 加密 和 数字签名 的算法，它能够 抵抗 到目前为止已知的 所有密码攻击，已被 ISO 推荐为公钥数据加密标准。

各种加密算法对比

散列算法比较

对称加密算法比较

非对称加密算法比较

参考文章：

• 1、百度百科：加密算法
• 2、浅谈常见的七种加密算法及实现