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。
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。
程序开发过程中一般会遇到客户端与服务端进行数据通信,不可避免的会遇到数据安全问题。为了防止数据在网络传输中发生数据泄露,我们常常会用到数据加密。常规的数据加密方式主要有:对称加密和非对称加密。
对称加密主要有3种加密方式:DES加密、3DES加密及AES加密
如上图所述,对称加密使用同一个秘钥,先用秘钥对需要传输的明文数据进行加密,已加密的密文数据经过网络传输后,数据接收方通过同一个秘钥进行解密,将密文数据再转化成明文数据,完成数据传输过程。
但DES加密算法的安全性不够好,DES 被证明是可以破解的,明文+密钥=密文,这个公式只要知道任何两个,就可以推导出第三个在已经知道明文和对应密文的情况下,通过穷举和暴力破解是可以破解DES的。
顾名思义,3DES加密就是使用DES算法加密解密3次,由于DES加密缺乏安全性,3DES加密3次后安全性大大提高,但损失了一定的速度性能,所以慢慢被更优异的AES加密算法所取代,3DES算法可以说是DES加密和AES加密中间的过度品。
AES加解密过程和DES加解密过程类似,AES标准支持可变分组长度,分组长度可设定为32 比特的任意倍数,最小值为128 比特,最大值为256 比特,安全性大大增加,加解密速度也还可以。
RSA的安全基于大数分解的难度。其公钥和私钥是一对大素数(100到200位十进制数或更大)的函数。从一个公钥和密文恢复出明文的难度,等价于分解两个大素数之积(这是公认的数学难题)。
同时由于RSA的私钥不用在网络上传输,避免了秘钥泄露,因此安全性能大大提高。
RSA加解密速度测试:
通过上表可以发现,RSA加密速度还比较快,但解密速度会随着加密数据的大小慢很多,加密6KB大小的数据用时0秒,解密用时1秒还可以接受。但对1M左右的数据进行解密,花费了5分多钟的时间,在实际开发过程中就会显得很慢,所以RSA算法一般用于加密数据量较小的应用场景。
目前常用的加密方法有什么如下:
1、不可逆加密算法有MD5,HMAC,SHA1、SHA-224、SHA-256、SHA-384,和SHA-512,其中SHA-224、SHA-256、SHA-384,和SHA-512我们可以统称为SHA2加密算法,SHA加密算法的安全性要比MD5更高,而SHA2加密算法比SHA1的要高。
2、其中SHA后面的数字表示的是加密后的字符串长度,SHA1默认会产生一个160位的信息摘要。
对称加密:三重DES、AES、SM4等
非对称加密:RSA、SM2等
其他的保护数据隐私的方法还有同态加密、差分隐私、安全多方计算等
目前我们公司一直和上海安策信息合作的,安策信息研发了好几种数据加密工具,包括加密狗、加密机、动态口令、加密工具等百度也有很多相关资料。