加密技术

JAVA加密技术

一、目前流行的加密技术简介
1、单钥密码体制和双钥密码体制
      密钥体系：如果以密钥为标准，可将密码系统分为单钥密码（又称为对称密码或私钥密码）体系和双钥密码（又称为非对称密码或公钥密码）体系。（备注：密钥可以理解为密码）
      在单钥体制下，加密密钥和解密密钥是一样的，或实质上是等同的，这种情况下，密钥就经过安全的密钥信道由发方传给收方。单钥密码的特点是无论加密还是解密都使用同一个密钥，因此，此密码体制的安全性就是密钥的安全。如果密钥泄露，则此密码系统便被攻破。最有影响的单钥密码是1977年美国国家标准局颁布的DES算法。单钥密码的优点是：安全性高。加解密速度快。缺点是：1）随着网络规模的扩大，密钥的管理成为一个难点；2）无法解决消息确认问题；3）缺乏自动检测密钥泄露的能力。
      而在双钥体制下，加密密钥与解密密钥是不同的，此时根本就不需要安全信道来传送密钥，而只需利用本地密钥发生器产生解密密钥即可。双钥密码是：1976年W.Diffie和M.E.Heilinan提出的一种新型密码体制。由于双钥密码体制的加密和解密不同，且能公开加密密钥，而仅需保密解密密钥，所以双钥密码不存在密钥管理问题。双钥密码还有一个优点是可以拥有数字签名等新功能。最有名的双钥密码体系是：1977年由Rivest，Shamir和Ad1eman人提出的RSA密码体制。双钥密码的缺点是：双钥密码算法一般比较复杂，加解密速度慢。
      在双钥加密的情况下，密钥有两把，一把是公开的公钥，还有一把是不公开的私钥。
      双钥加密的原理如下：
      a) 公钥和私钥是一一对应的关系，有一把公钥就必然有一把与之对应的、独一无二的私钥，反之亦成立。
      b) 所有的（公钥, 私钥）对都是不同的。
      c) 用公钥可以解开私钥加密的信息，反之亦成立。
      d) 同时生成公钥和私钥应该相对比较容易，但是从公钥推算出私钥，应该是很困难或者是不可能的。
      因此，网络中的加密普遍采用双钥和单钥密码相结合的混合加密体制，即加解密时采用单钥密码，密钥传送则采用双钥密码。这样既解决了密钥管理的困难，又解决了加解密速度的问题。

2、消息摘要
       消息摘要算法的主要特征是加密过程不需要密钥，并且经过加密的数据无法被解密，只有输入相同的明文数据经过相同的消息摘要算法才能得到相同的密文。消息摘要算法不存在密钥的管理与分发问题，适合于分布式网络相同上使用。由于其加密计算的工作量相当可观，所以以前的这种算法通常只用于数据量有限的情况下的加密，例如计算机的口令就是用不可逆加密算法加密的。
      消息摘要是把任意长度的输入柔和而产生长度固定的伪随机输入的算法。消息摘要的主要特点有：
      1）无论输入的消息有多长，计算出来的消息摘要的长度总是固定的。例如应用MD5算法摘要的消息有128个比特位，用SHA-1算法摘要的消息最终有160比特位的输出，SHA-1的变体可以产生192比特位和256比特位的消息摘要。一般认为，摘要的最终输出越长，该摘要算法就越安全。
      2）消息摘要看起来是“随机的”。这些比特看上去是胡乱的杂凑在一起的。可以用大量的输入来检验其输出是否相同，一般，不同的输入会有不同的输出，而且输出的摘要消息可以通过随机性检验。但是，一个摘要并不是真正随机的，因为用相同的算法对相同的消息求两次摘要，其结果必然相同；而若是真正随机的，则无论如何都是无法重现的。因此消息摘要是“伪随机的”。
      3）一般地，只要输入的消息不同，对其进行摘要以后产生的摘要消息也必不相同；但相同的输入必会产生相同的输出。这正是好的消息摘要算法所具有的性质：输入改变了，输出也就改变了；两条相似的消息的摘要确不相近，甚至会大相径庭。
      4) 消息摘要函数是无陷门的单向函数，即只能进行正向的信息摘要，而无法从摘要中恢复出任何的消息，甚至根本就找不到任何与原信息相关的信息。当然，可以采用强力攻击的方法，即尝试每一个可能的信息，计算其摘要，看看是否与已有的摘要相同，如果这样做，最终肯定会恢复出摘要的消息。但实际上，要得到的信息可能是无穷个消息之一，所以这种强力攻击几乎是无效的。
      5) 好的摘要算法，没有人能从中找到“碰撞”，虽然“碰撞”是肯定存在的。即对于给定的一个摘要，不可能找到一条信息使其摘要正好是给定的。或者说，无法找到两条消息，是它们的摘要相同。
      代表：美国国家标准技术研究所的SHA1和麻省理工学院Ronald Rivest提出的MD5。

3、数字签名
      所谓数字签名就是信息发送者用其私钥对从所传报文中提取出的特征数据（或称数字指纹）进行RSA算法操作，以保证发信人无法抵赖曾发过该信息（即不可抵赖性），同时也确保信息报文在经签名后末被篡改（即完整性）。当信息接收者收到报文后，就可以用发送者的公钥对数字签名进行验证。
      在数字签名中有重要作用的数字指纹是通过一类特殊的散列函数（HASH函数）生成的，对这些HASH函数的特殊要求是：
      1）接受的输入报文数据没有长度限制；
      2）对任何输入报文数据生成固定长度的摘要（数字指纹）输出
      3）从报文能方便地算出摘要；
      4）难以对指定的摘要生成一个报文，而由该报文反推算出该指定的摘要；
      5）两个不同的报文难以生成相同的摘要
      代表：DSA。
      总评：消息摘要与数字签名可能使用到的地方：用户密码管理，消息发送确认，消息完整性验证，消息信源确认。

4、Diffie-Hellman密钥一致协议
      密钥一致协议是由公开密钥密码体制的奠基人Diffie和Hellman所提出的一种思想。先决条件,允许两名用户在公开媒体上交换信息以生成"一致"的,可以共享的密钥代表：指数密钥一致协议(Exponential Key Agreement Protocol)

5、非对称算法与公钥体系
      1976年，Dittie和Hellman为解决密钥管理问题，在他们的奠基性的工作"密码学的新方向"一文中，提出一种密钥交换协议，允许在不安全的媒体上通过通讯双方交换信息，安全地传送秘密密钥。在此新思想的基础上，很快出现了非对称密钥密码体制，即公钥密码体制。在公钥体制中，加密密钥不同于解密密钥，加密密钥公之于众，谁都可以使用；解密密钥只有解密人自己知道。它们分别称为公开密钥（Public key）和秘密密钥（Private key）。

      迄今为止的所有公钥密码体系中，RSA系统是最著名、最多使用的一种。RSA公开密钥密码系统是由R.Rivest、A.Shamir和L.Adleman俊教授于1977年提出的。RSA的取名就是来自于这三位发明者的姓的第一个字母。