对称加密算法是应用较早的加密算法,技术成熟。在对称加密算法中,数据发信方将明文(原始数据)和加密密钥(mi yue)一起经过特殊加密算法处理后,使其变成复杂的加密密文发送出去。收信方收到密文后,若想解读原文,则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密,才能使其恢复成可读明文。在对称加密算法中,使用的密钥只有一个,发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密,这就要求解密方事先必须知道加密密钥。
1.2 优缺点优点:算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。
缺点:
(1)交易双方都使用同样钥匙,安全性得不到保证。
(2)每对用户每次使用对称加密算法时,都需要使用其他人不知道的惟一钥匙,这会使得发收信双方所拥有的钥匙数量呈几何级数增长,密钥管理成为用户的负担。对称加密算法在分布式网络系统上使用较为困难,主要是因为密钥管理困难,使用成本较高。
1.3 常用对称加密算法基于“对称密钥”的加密算法主要有DES、3DES(TripleDES)、AES、RC2、RC4、RC5和Blowfish等。本文只介绍最常用的对称加密算法DES、3DES(TripleDES)和AES。
2、DES 2.1 概述DES算法全称为Data Encryption Standard,即数据加密算法,它是IBM公司于1975年研究成功并公开发表的。DES算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位,是DES算法的工作密钥;Data也为8个字节64位,是要被加密或被解密的数据;Mode为DES的工作方式,有两种:加密或解密。
2.2 算法原理DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块,它所使用的密钥也是64位,其算法主要分为两步:
(1)初始置换
其功能是把输入的64位数据块按位重新组合,并把输出分为L0、R0两部分,每部分各长32位,其置换规则为将输入的第58位换到第一位,第50位换到第2位……依此类推,最后一位是原来的第7位。L0、R0则是换位输出后的两部分,L0是输出的左32位,R0是右32位,例:设置换前的输入值为D1D2D3……D64,则经过初始置换后的结果为:L0=D58D50……D8;R0=D57D49……D7。
(2)逆置换
经过16次迭代运算后,得到L16、R16,将此作为输入,进行逆置换,逆置换正好是初始置换的逆运算,由此即得到密文输出。
2.3 五种分组模式2.3.1 EBC模式
优点:
1.简单;
2.有利于并行计算;
3.误差不会被传送;
缺点:
1.不能隐藏明文的模式;
2.可能对明文进行主动攻击。
2.3.2 CBC模式CBC模式又称为密码分组链接模式,示意图如下:
优点:
1.不容易主动攻击,安全性好于ECB,适合传输长度长的报文,是SSL、IPSec的标准。
缺点:
1、不利于并行计算;
2、误差传递;
3、需要初始化向量IV。
2.3.3 CFB模式CFB模式又称为密码发反馈模式,示意图如下图所示:
优点:
1、隐藏了明文模式;
2、分组密码转化为流模式;
3、可以及时加密传送小于分组的数据。
缺点:
1、不利于并行计算;
2、误差传送:一个明文单元损坏影响多个单元;
3、唯一的IV。
2.3.4 OFB模式OFB模式又称输出反馈模式,示意图所下图所示:
优点:
1、隐藏了明文模式;
2、分组密码转化为流模式;
3、可以及时加密传送小于分组的数据。
缺点:
1、不利于并行计算;
2、对明文的主动攻击是可能的;
3、误差传送:一个明文单元损坏影响多个单元。
2.3.5 CTR模式