数据加密 ---- 总篇

1. 简介

数据加密，是一门历史悠久的技术，指通过加密(Encrytion)算法和加密密钥将明文(plain text)转变为密文(cipher text)，而解密(Decryption)则是通过解密算法和解密密钥将密文恢复为明文。它的核心是密码学。

按照作用的不同，数据加密技术可分为数据传输加密技术、数据存储加密技术、数据完整性的鉴别技术和密钥管理技术。

• 数据传输加密技术的目的是对传输中的数据流加密，通常有线路加密与端—端加密两种。线路加密侧重在线路上而不考虑信源与信宿，是对保密信息通过各线路采用不同的加密密钥提供安全保护。端—端加密指信息由发送端自动加密，并且由TCP/IP进行数据包封装，然后作为不可阅读和不可识别的数据穿过互联网，当这些信息到达目的地，将被自动重组、解密，而成为可读的数据。
• 数据存储加密技术的目的是防止在存储环节上的数据失密，数据存储加密技术可分为密文存储和存取控制两种。前者一般是通过加密算法转换、附加密码、加密模块等方法实现；后者则是对用户资格、权限加以审查和限制，防止非法用户存取数据或合法用户越权存取数据。
• 数据完整性鉴别技术的目的是对介入信息传送、存取和处理的人的身份和相关数据内容进行验证，一般包括口令、密钥、身份、数据等项的鉴别。系统通过对比验证对象输入的特征值是否符合预先设定的参数，实现对数据的安全保护。
• 密钥管理技术包括密钥的产生、分配、保存、更换和销毁等各个环节上的保密措施。

 

2. 加密技术

加密技术主要包括两个元素：算法和密钥。

算法是将普通的文本（或者可以理解的信息）与一串数字（密钥）的结合，产生不可理解的密文的步骤。

密钥是用来对数据进行编码和解码的一种算法。

目前主流加密手段大致可分为单向加密和双向加密：

• 单向加密：通过对数据进行摘要计算生成密文，密文不可逆推还原。算法代表：MD5，SHA
• 双向加密：与单向加密相反，可以把密文逆推还原成明文，双向加密又分为对称加密和非对称加密。

MD5、SHA、HMAC这三种加密算法，可谓是非可逆加密，就是不可解密的加密方法，我们称之为单向加密算法。我们通常只把他们作为加密的基础。

 

下面来看下对称加密和非对称加密：

对称加密技术
    对称加密采用了对称密码编码技术，它的特点是文件加密和解密使用相同的密钥，即加密密钥也可以用作解密密钥，这种方法在密码学中叫做对称加密算法，对称加密算法使用起来简单快捷，密钥较短，且破译困难，除了数据加密标准（DES），另一个对称密钥加密系统是国际数据加密算法（IDEA），它比DES的加密性好，而且对计算机功能要求也没有那么高。IDEA加密标准由PGP（Pretty Good Privacy）系统使用。其他算法：3DES，AES，RC4，RC5。

非对称加密技术
    1976年，美国学者Dime和Henman为解决信息公开传送和密钥管理问题，提出一种新的密钥交换协议，允许在不安全的媒体上的通讯双方交换信息，安全地达成一致的密钥，这就是“公开密钥系统”。相对于“对称加密算法”这种方法也叫做“非对称加密算法”。例如，RSA，DSA。

    与对称加密算法不同，非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（public key）和私有密钥（private key）。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。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。

    原有的单密钥加密技术采用特定加密密钥加密数据，而解密时用于解密的密钥与加密密钥相同，这称之为对称型加密算法。采用此加密技术的理论基础的加密方法如果用于网络传输数据加密，则不可避免地出现安全漏洞。因为在发送加密数据的同时，也需要将密钥通过网络传输通知接收者，第三方在截获加密数据的同时，只需再截取相应密钥即可将数据解密使用或进行非法篡改。

 

3. 分组密码工作模式

对于分组加密算法，会引入工作模式，详细看另一篇博文：分组密码工作模式

在JDK 中使用分组加密算法，有一个公共的入口地址：Cipher 类。

source code 路径为：libcore/ojluni/src/main/java/javax/crypto/Cipher.java

注意的是，不同的算法使用到的工作模式、填充方式都是不同的，而且在JDK中有些是不支持的。

例如，RSA 算法的工作模式只支持EBC。

其他详细看Cipher.java

 

4. 分组加密填充方式

对于填充方式详细看另一篇博文：加密数据的填充方式(Padding)

 

5. 详细使用

数据加密 ---- 异或加密

数据加密 ---- AES 加密

数据加密 ---- DES 加密

数据加密 ---- 3DES 加密

数据加密 ---- MD5 加密

数据加密 ---- SHA-1 加密

数据加密 ---- SHA-2 加密

数据加密 ---- RSA 加密