加密算法概述:MD5、SHA、DES、3DES、AES、RSA与ECC的基础解析
作者:一林泽鹏_444 | 来源:互联网 | 2024-10-26 10:06
MD5,即消息摘要算法5,是一种广泛应用于确保数据传输完整性的哈希算法。作为计算机领域常用的杂凑算法之一,MD5在多种主流编程语言中均有实现。此外,本文还详细解析了SHA、DES、3DES、AES、RSA和ECC等加密算法的基本原理和应用场景,为读者提供全面的加密技术概览。
MD5 MD5即Message-Digest Algorithm 5(信息-摘要算法5),用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的杂凑算法之一(又译摘要算法、哈希算法),主流编程语言普遍已有MD5实现。将数据(如汉字)运算为另一固定长度值,是杂凑算法的基础原理,MD5的前身有MD2、MD3和MD4。 SHA 安全散列算法SHA (Secure Hash Algorithm),用于确保信息传输完整一致。SHA基于MD5实现。 是美国国家标准技术研究所发布的国家标准FIPS PUB 180,最新的标准已经于2008年更新到FIPS PUB 180-3。其中规定了SHA-1,SHA-224,SHA-256,SHA-384,和SHA-512这几种单向散列算法。SHA-1,SHA-224和SHA-256适用于长度不超过2^64二进制位的消息。SHA-384和SHA-512适用于长度不超过2^128二进制位的消息。 DES DES是Data Encryption Standard(数据加密标准)的缩写,DES算法为密码体制中的对称密码体制。它是由IBM公司研制的一种加密算法,美国国家标准局于1977年公布把它作为非机要部门使用的数据加密标准,二十年来,它一直活跃在国际保密通信的舞台上,扮演了十分重要的角色。 DES是一个分组加密算法,他以64位为分组对数据加密。同时DES也是一个对称算法:加密和解密用的是同一个算法。它的密匙长度是56位(因为每个第8位都用作奇偶校验),密匙可以是任意的56位的数,而且可以任意时候改变。其中有极少量的数被认为是弱密匙,但是很容易避开他们。所以保密性依赖于密钥。 特点:分组比较短、密钥太短、密码生命周期短、运算速度较慢。 DES算法具有极高安全性,到目前为止,除了用穷举搜索法对DES算法进行攻击外,还没有发现更有效的办法。而56位长的密钥的穷举空间为256,这意味着如果一台计算机的速度是每一秒种检测一百万个密钥,则它搜索完全部密钥就需要将近2285年的时间。 DES现在已经不视为一种安全的加密算法,因为它使用的56位秘钥过短,以现代计算能力,24小时内即可能被破解。也有一些分析报告提出了该算法的理论上的弱点,虽然实际情况未必出现。该标准在最近已经被高级加密标准(AES)所取代。 3DES 3DES(或称为Triple DES)是三重数据加密算法(TDEA,Triple Data Encryption Algorithm)块密码的通称。它相当于是对每个数据块应用三次DES加密算法。由于计算机运算能力的增强,原版DES密码的密钥长度变得容易被暴力破解;3DES即是设计用来提供一种相对简单的方法,即通过增加DES的密钥长度来避免类似的攻击,而不是设计一种全新的块密码算法。 AES 高级加密标准(Advanced Encryption Standard,AES),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。经过五年的甄选流程,高级加密标准由美国国家标准与技术研究院(NIST)于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197,并在2002年5月26日成为有效的标准。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。 AES的区块长度固定为128 位元,密钥长度则可以是128,192或256位元。 RSA RSA加密算法是一种非对称加密算法。在公钥加密标准和电子商业中RSA被广泛使用。RSA是1977年由罗纳德·李维斯特(Ron Rivest)、阿迪·萨莫尔(Adi Shamir)和伦纳德·阿德曼(Leonard Adleman)一起提出的。当时他们三人都在麻省理工学院工作。RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。 RSA算法的可靠性基于分解极大的整数是很困难的。假如有人找到一种很快的分解因子的算法的话,那么用RSA加密的信息的可靠性就肯定会极度下降。但找到这样的算法的可能性是非常小的。今天只有短的RSA钥匙才可能被强力方式解破。到2008年为止,世界上还没有任何可靠的攻击RSA算法的方式。只要其钥匙的长度足够长,用RSA加密的信息实际上是不能被解破的。 RSA算法利用两个很大的质数相乘所产生的乘积来加密。这两个质数无论哪一个先与原文件编码相乘,对文件加密,均可由另一个质数再相乘来解密。但要用一个质数来求出另一个质数,则是十分困难的。因此将这一对质数称为密钥对(Key Pair)。在加密应用时,某个用户总是将一个密钥公开,让需发信的人员将信息用其公共密钥加密后发给该用户,而一旦信息加密后,只有用该用户一个人知道的私用密钥才能解密。具有数字凭证身份的人员的公共密钥可在网上查到,亦可在请对方发信息时主动将公共密钥传给对方,这样保证在Internet上传输信息的保密和安全。 ECC ECC椭圆曲线加密算法是一种公钥加密体制,最初由Koblitz和Miller两人于1985年提出,其数学基础是利用椭圆曲线上的有理点构成Abel加法群上椭圆离散对数的计算困难性。 与经典的RSA,DSA等公钥密码体制相比,椭圆密码体制有以下优点: 1.安全性高:有研究表示160位的椭圆密钥与1024位的RSA密钥安全性相同。 2.处理速度快:在私钥的加密解密速度上,ecc算法比RSA、DSA速度更快。 3.存储空间占用小。 4.带宽要求低。
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