【网络安全】对称加密算法

news2024/11/15 13:23:10

文章目录

- 非对称加密
- 对称加密：
- Des 加密
- 3 DES 加密
- Des 加密java Api
- AES 加密算法
- AES 加密过程
- AES 密钥拓展

非对称加密

非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey:简称公钥）和私有密钥（privatekey:简称私钥）。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。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。

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，也称为单密钥加密。

示例
我们现在有一个原文3要发送给B，设置密钥为108,3* 108 = 324,将324作为密文发送给B。B拿到密文324后,使用324/108= 3得到原文
常见加密算法
DES : Data Encryption Standard，即数据加密标准，是一种使用密钥加密的块算法，1977年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准(FIPS)，并授权在非密级政府通信中使用，随后该算法在国际上广泛流传开来。
AES : Advanced Encryption Standard,高级加密标准.在密码学中又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。
特点
加密速度快,可以加密大文件
密文可逆,一旦密钥文件泄漏,就会导致数据暴露。加密后编码表找不到对应字符,出现乱码
一般结合Base64使用

Des 加密

b站视频教程链接
DES算法是属于对称密码算法中的分组加密算法。

算法步骤
IP置换
按照一定的规则，将原来的64位二进制位重新排序。
轮函数——E扩展置换
将32 位输⼊扩展为48位输出

可以理解为将每部分的第一个和最后一个数取出交换后放到，原来数的前（后）面
轮函数–S盒压缩处理
经过扩展的48位明文和48位密钥进行异或运算后，再使用8个S盒压缩处理得到32位数据。将48位输入等分为8块，每块6位输入压缩为4位输出。
轮函数——P盒置换
与ip置换相同，根据p盒置换表进行置换
S盒置换再经过P盒置换。⾄此，⼀次轮函数操作完毕。
密钥生成
密钥为64位，除去8位校验位，剩余56位参与运算。
按照交换规则，⽣成16个48位的轮密钥。

3 DES 加密

DES是一个经典的对称加密算法，但也缺陷明显，即56位的密钥安全性不足，已被证实可以在短时间内破解。为解决此问题，出现了3DES，也称Triple DES，3DES为DES向AES过渡的加密算法，它使用3条56位的密钥对数据进行三次加密。为了兼容普通的DES，3DES并没有直接使用加密->加密->加密的方式，而是采用了加密->解密->加密的方式。

Des 加密java Api

加密过程

 @Test
    public void testEnDes() throws Exception{
        //原文
        String input="加密测试";
        //定义密钥
        String key="12345678";
        //加密方式
        String Des="DES";
        //创建加密对象
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(Des);
        //创建加密规则
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), Des);
        //加密初始化
        cipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE,secretKeySpec);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
        String encode = Base64.encode(bytes);
        log.info("解密前的内容为：{}",input);
        log.info("加密后的内容为：{}",encode);
    }

解密过程

@Test
    public void testDeDes() throws Exception{
        //原文
        String input="fvlQhBYI8Ev8KJFCWAHY9A==";
        //定义密钥
        String key="12345678";
        //加密方式
        String Des="DES";
        //创建加密对象
        Cipher cipher = Cipher.getInstance(Des);
        //创建加密规则
        SecretKeySpec secretKeySpec = new SecretKeySpec(key.getBytes(StandardCharsets.UTF_8), Des);
        //加密初始化
        cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,secretKeySpec);
        byte[] bytes = cipher.doFinal(Base64.decode(input));
        log.info("解密前的内容为：{}",input);
        log.info("解密后的内容为：{}",new String(bytes));
        //制定加密算法
        //String password=
    }

AES 加密算法

AES 属于分组加密算法
明⽂⻓度固定为128位
密钥⻓度可以是128、192、256位

输入字节的顺序

AES 加密过程

b站教程

初始变换(Initial round)
字节代换(SubBytes)
⾏移位(ShiftRows)
第几行向左移动几位（第0行移动0位，第1行1位……）
列混合(MixColumn)
左乘一个给定的4*4 矩阵
轮密钥加(AddRoundKey)

AES 密钥拓展

如果i不是4的倍数，那么第i列由如下等式确定：W[i]=W[i-4]⨁W[i-1] w[i] 为4*4 矩阵的第i列
如果i是4的倍数，那么第i列由如下等式确定：W[i]=W[i-4]⨁T(W[i-1])
函数T由3部分组成：字循环、字节代换和轮常量异或。
- 字循环将1个字中的4个字节循环左移1个字节。即将输⼊字[b0, b1, b2, b3]变换成
  [b1,b2,b3,b0]。
- 字节代换对字循环的结果使⽤S盒进⾏字节代换。
- 轮常量异或将前两步的结果同轮常量Rcon[j]进⾏异或，其中j表示轮数。（同轮常量给定）