加密算法分类

常用的加密算法分为：对称加密、非对称加密、秘钥交换和消息摘要四种类别的算法。

对称加密算法

对于对称加密算法，加密和解密使用同一把秘钥。常见的对称加密算法有以下几种：

  • DES：Data Encryption Standard，1998年已被破译，一般计算机24小时内即可破译；
  • 3DES：三重DES，基于DES算法进行了三重迭代，增加了算法安全性，但效率非常低下；
  • AES：Advanced Encryption Standard，秘钥长度支持（128、192、256、384、512）bits；
  • IDEA：International Data Encryption Algorithm，国际数据加密算法，秘钥长度128bits，数据块大小64bits，安全性极高，目前还没有被破译，以目前算力破译需要10的13次方年；
  • PBE：Password Based Encryption，基于口令的加密，秘钥（口令+盐） + DES/AES + 迭代次数，盐可以采用约定算法生成，也可以存储于某种介质中例如专用USB设备；
  • Blowfish：
  • Twofish：
  • RC6：
  • CASTS：

对称加密算法特性：

  • 加密和解密使用同一把秘钥；
  • 分组加密；

对称加密算法缺陷：

  • 秘钥过多，每一个客户端都需要一个不同的秘钥；
  • 秘钥的分发很难兼具安全性和便利性；

密钥交换算法

常见的密钥交换算法有以下几种：

  • DH：全称Diffie Hellman，秘钥交换算法，基于有限域上的离散对数难题；
  • ECDH：基于椭圆曲线加密算法的秘钥交换算法，秘钥更短但安全性更强；

非对称加密算法

对于非对称加密算法，加密和解密使用不同的秘钥。常见的非对称加密算法有以下几种：

  • RSA：基于因子分解难题，既可用于加解密，又可用于数字签名。命名来源于三位作者的姓氏首字母；
  • ELGamal：基于离散对数难题，同样既可用于加解密，又可用于数字签名；
  • ECC：椭圆曲线加密算法，通过椭圆曲线方程式产生秘钥，可以做到更快、更小且更有效；

非对称加密算法特性：

  • 秘钥成对儿出现：公钥和私钥，且两者不同；
  • 公钥公开、私钥留存；
  • 用公钥加密的数据，只能用私钥解密，反之亦然；

非对称加密算法缺陷：

  • 加解密数据效率低下；
  • 需要引入第三方来保证公钥的合法性；

消息摘要算法

消息摘要算法又分为：带秘钥的消息摘要算法和不带秘钥的消息摘要算法。

不带秘钥的消息摘要算法

不带秘钥的消息摘要算法通常被用来验证数据的完整性，常用算法如下：

  • MD算法家族：MD2、MD4、MD5，安全性依次增强，但产生的消息摘要都是128bits，MD全称是Message Digest；
  • SHA算法家族：SHA-1（摘要长度160）、SHA-2（SHA-256、SHA-384、SHA-512、SHA-224），SHA算法基于MD4算法发展而来，不同之处在于摘要长度，SHA算法摘要长度更长、安全性更高。SHA全称是Secure Hash Algorithm-安全哈希算法；
  • MAC算法家族：全称Message Authentication Code-消息认证码算法，又称HMAC：Keyed-Hash Message Authentication Code。MAC结合了MD系列和SHA系列算法的优势，并加入了秘钥的支持，是一种更为安全的消息摘要算法，常用HMAC算法有：HmacMD2、HmacMD4、HmacMD5、HmacSHA1、HmacSHA224、HmacSHA256、HmacSHA384、HmacSHA512，各算法产生的消息摘要长度与对应的MD/SHA算法一致；
  • 其他消息摘要算法：RipeMD128、RipeMD160、RipeMD256、RipeMD320、Tiger、Whirpool（最安全的，512bits摘要）、GOST3411；
  • 循环冗余校验算法：CRC-1（奇偶校验）、CRC-32、CRC-32-Adler；

带秘钥的消息摘要算法

带秘钥的消息摘要算法通常被用来实现数字签名，所以又叫做数字签名算法。数字签名算法是非对称加密算法和消息摘要算法的合体，它能做到验证数据完整性、认证数据来源，并起到抗否认的作用。数字签名算法原则是：“私钥签名，公钥验证”。签名过程是（1）先使用消息摘要算法对原始消息做摘要处理，（2）然后在使用私钥对消息摘要做签名处理。验证签名时则使用公钥、签名值、消息摘要原值对签名值进行验证。常用算法如下：

  • RSA：基于整数因子分解难题，是经典的数字签名算法，即支持数字签名，又支持加密解密，秘钥长度512~65536区间内的64的整数倍，最终签名长度与秘钥长度一致。RSA数字签名算法列表：
  • DSA：基于离散对数难题，仅支持数字签名算法，秘钥长度512~1024区间内64的整数倍，默认秘钥长度1024，签名长度与秘钥无关，且长度不唯一，DSA仅支持SHA系列的消息摘要算法：
  • ECDSA：是ECC和DSA的结合，相对于传统签名算法，它具有速度快、强度高、签名短等优点；

常用加解密算法开源工具集

OpenSSL
GPG：GNU Privacy Guard，官网 以上两者都同时包括对称加解密、非对称加解密、数字摘要、数字签名等算法的类库和命令行工具的支持。

附录

查看rsautl帮助：whatis rsautl, man rsautl