你必須知道的 5 個重要的密碼學知識
引言
密碼學用于將輸入（明文）轉(zhuǎn)換為加密的輸出（密文）。因此，使用不同的算法將輸入轉(zhuǎn)換為輸出，大多數(shù)情況下需要使用密鑰來加密和解密。密碼學中的密鑰是用于算法的字符序列。然后，密文可用在世界各地的安全存儲和傳輸數(shù)據(jù)，只有發(fā)送者和接收者才能解密和讀取明文。
加密分為三種不同的方法：
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對稱加密（Symmetric Encryption） -
非對稱加密（Asymmetric Encryption） -
散列（Hashing）
對稱加密
對 “FILM” 單詞的加密和解密：
對稱加密的主要優(yōu)點是速度快。在速度很重要的用例（VPN、數(shù)據(jù)流等）中，主要使用對稱加密。因此，目前主要使用兩種對稱加密算法：
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AES -
DES
密鑰交換
在對稱加密中，有一個主要問題必須解決，然后才能夠安全地使用它：如何獲取彼此的密鑰？
Diffie Hellmann
1976 年，該問題的第一個解決方案由 Whitfield Diffie 和 Martin Hellmann ?提出，同時該算法被命名為 Diffie Hellmann。Diffie Hellmann 會對通信的兩個成員生成相同的密鑰，而不需要預先共享密鑰。此過程的步驟是：
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約定公有值 -
選擇私有（秘密）值 -
交換由公有值和秘密值計算出來的值 -
用步驟 3 得出的值和自己的秘密值計算密鑰，對于兩個通信員來說該密鑰的值是相同的。
這個過程在下圖中用顏色（而非數(shù)字）進行了可視化，以便理解：
混合系統(tǒng)
混合系統(tǒng)是使用對稱和非對稱加密的密碼系統(tǒng)。大多數(shù)情況下，非對稱加密系統(tǒng)用于加密對稱加密系統(tǒng)的密鑰。因為前者更安全，而后者更快速。
非對稱加密
在非對稱加密中，需要一個密鑰對來進行加密和解密。密鑰對由公鑰和私鑰組成。公鑰用于加密數(shù)據(jù)，然后只能用私鑰解密密文。公鑰可以公開共享，但私鑰必須保密，才能擁有安全的密碼系統(tǒng)。轉(zhuǎn)換過程包括以下步驟：
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接收者共享公鑰 -
發(fā)送者用公鑰加密數(shù)據(jù) -
密文被傳送至接收者 -
接收者用私鑰解密密文
該系統(tǒng)的優(yōu)點是，可以在沒有任何安全措施和密鑰交換系統(tǒng)的情況下共享公鑰。缺點是非對稱加密的速度慢。最常見的非對稱加密算法有：
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RSA -
ECC
散列
散列算法用于生成唯一且固定長度的字符串，也叫做哈希。其要求如下：
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輸出長度固定（Fixed-Length-Output）：輸出的長度始終相同 -
單向函數(shù)（One-Way-Function）：很容易從輸入計算哈希，反向則幾乎不可。 -
碰撞阻力（Collision resistance）：不容易找到兩個能產(chǎn)生相同輸出的輸入
當今最流行的散列算法：
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SHA-2（Secure Hash Algorithm 2） -
SHA-3（Secure Hash Algorithm 3） -
MD5（Message-Digest Algorithm 5）→ 不應該再被使用 -
bcrypt?→ 主要用于密碼散列
輸入?Foo?的哈希值示例：
SHA-3
bcrypt
MD5
數(shù)字簽名
數(shù)字簽名是一個不同的密碼學概念的用例，用于驗證數(shù)據(jù)和文檔的真實性。因此使用了非對稱加密和散列函數(shù)。簽名過程的步驟如下：
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計算要被簽名文檔的哈希值 -
用非對稱密碼系統(tǒng)的私鑰來加密哈希值 -
創(chuàng)建由文檔和加密哈希值組成的簽名文檔
此過程在下圖中可視化：
要驗證已簽名的文檔，必須執(zhí)行以下步驟：
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使用公鑰來解密被附加到文檔的哈希值 -
計算該文檔的哈希值 -
將被解密（被傳輸）的哈希值與根據(jù)該文檔計算的哈希值進行比較
若這兩值匹配，則簽名有效，否則簽名無效。
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