各種加密算法簡介及其Java實現

jopen 10年前發布 | 46K 次閱讀算法

1. 加密算法的介紹

根據密鑰類型不同將現代密碼技術分為兩類：對稱加密算法（秘密鑰匙加密）和非對稱加密算法（公開密鑰加密）。對稱鑰匙加密系統是加密和解密均采用同一把秘密鑰匙，而且通信雙方都必須獲得這把鑰匙，并保持鑰匙的秘密。非對稱密鑰加密系統采用的加密鑰匙（公鑰）和解密鑰匙（私鑰）是不同的。

對稱加密技術，常見的有：

DES（Data Encryption Standard）：數據加密標準，速度較快，適用于加密大量數據的場合。

3DES（Triple DES）：是基于DES，對一塊數據用三個不同的密鑰進行三次加密，強度更高。

AES（Advanced Encryption Standard）：高級加密標準，是下一代的加密算法標準，速度快，安全級別高；

常見的非對稱加密算法如下：

RSA：由 RSA 公司發明，是一個支持變長密鑰的公共密鑰算法，需要加密的文件塊的長度也是可變的；

DSA（Digital Signature Algorithm）：數字簽名算法，是一種標準的 DSS（數字簽名標準）；

ECC（Elliptic Curves Cryptography）：橢圓曲線密碼編碼學。

在管理方面：公鑰密碼算法只需要較少的資源就可以實現目的，在密鑰的分配上，兩者之間相差一個指數級別（一個是n一個是n²）。所以私鑰密碼算法不適應廣域網的使用，而且更重要的一點是它不支持數字簽名。

在安全方面：由于公鑰密碼算法基于未解決的數學難題，在破解上幾乎不可能。對于私鑰密碼算法，到了AES雖說從理論來說是不可能破解的，但從計算機的發展角度來看。公鑰更具有優越性。

從速度上來看：AES的軟件實現速度已經達到了每秒數兆或數十兆比特。是公鑰的100倍，如果用硬件來實現的話這個比值將擴大到1000倍。

2. 加密算法的選擇：

我們應該根據自己的使用特點來確定，由于非對稱加密算法的運行速度比對稱加密算法的速度慢很多，當我們需要加密大量的數據時，建議采用對稱加密算法，提高加解密速度。

對稱加密算法不能實現簽名，因此簽名只能非對稱算法。

由于對稱加密算法的密鑰管理是一個復雜的過程，密鑰的管理直接決定著他的安全性，因此當數據量很小時，我們可以考慮采用非對稱加密算法。

在實際的操作過程中，我們通常采用的方式是：采用非對稱加密算法管理對稱算法的密鑰，然后用對稱加密算法加密數據，這樣我們就集成了兩類加密算法的優點，既實現了加密速度快的優點，又實現了安全方便管理密鑰的優點。

3. 加密算法的未來：

隨著計算方法的改進，計算機運行速度的加快，網絡的發展，越來越多的算法被破解。

在2004年國際密碼學會議(Crypto’2004)上，來自中國山東大學的王小云教授做的破譯MD5、HAVAL-128、MD4和RIPEMD算法的報告，令在場的國際頂尖密碼學專家都為之震驚，意味著這些算法將從應用中淘汰。隨后，SHA-1也被宣告被破解。

歷史上有三次對DES有影響的攻擊實驗。1997年，利用當時各國 7萬臺計算機，歷時96天破解了DES的密鑰。1998年，電子邊境基金會（EFF）用25萬美元制造的專用計算機，用56小時破解了DES的密鑰。 1999年，EFF用22小時15分完成了破解工作。因此。曾經有過卓越貢獻的DES也不能滿足我們日益增長的需求了。

最近，一組研究人員成功的把一個512位的整數分解因子，宣告了RSA的破解。

我們說數據的安全是相對的，可以說在一定時期一定條件下是安全的，隨著硬件和網絡的發展，或者是另一個王小云的出現，目前的常用加密算法都有可能在短時間內被破解，那時我們不得不使用更長的密鑰或更加先進的算法，才能保證數據的安全，因此加密算法依然需要不斷發展和完善，提供更高的加密安全強度和運算速度。

現在不同的開發語言都多多少少支持各種加密算法，并且都在不斷更新。在此提供一個簡單的用DES算法加密的例子，該例子用JAVA編寫。

更多的例子請參考：http://download.csdn.net/detail/lrenjundk/4192983，包括經典對稱密鑰加密算法，非對稱密鑰加密算法，數字簽名的實現，以及測試運行時間的小程序，程序代碼中有詳細的注釋

import java.security.NoSuchAlgorithmException;  
import java.security.SecureRandom;  

import javax.crypto.Cipher;  
import javax.crypto.KeyGenerator;  
import javax.crypto.SecretKey;  

/** 
 * @author root 
 * 
 */  
public class CryptTest {  

    /** 
     * 創建密鑰 
     *  
     * @param algorithm 
     *          加密算法，可以用于DES，DESede，Blowfish 
     * @return SecretKey，對稱密鑰 
     */  
    public SecretKey createSecretKey(String algorithm){  
        KeyGenerator keygen;  
        SecretKey deskey = null;  
        try {  
            keygen = KeyGenerator.getInstance(algorithm);  
            deskey = keygen.generateKey();  
        } catch (NoSuchAlgorithmException e) {  
            // TODO Auto-generated catch block  
            e.printStackTrace();  
        }  

        return deskey;  
    }  

    /** 
     * 將二進制轉化為16進制字符串 
     *  
     * @param b 
     *          二進制字節數組 
     * @return 
     */  
    public String byte2hex(byte[] b){  
        String hs = "";  
        String stmp = "";  
        for(int n = 0; n < b.length; n++){  
            stmp = (java.lang.Integer.toHexString(b[n] & 0XFF));  
            if(stmp.length() == 1){  
                hs = hs + "0" + stmp;  
            }else{  
                hs = hs + stmp;  
            }  
        }  
        return hs.toUpperCase();  
    }  

    /** 
     * 根據密鑰進行DES 加密 
     *  
     * @param key 
     *           密鑰 
     * @param info 
     *           要加密的信息 
     * @return 
     *           加密后的信息 
     */  
    public String encryptToDES(SecretKey key, String info){  
        String Algorithm = "DES";  
        //隨機數生成，可以不寫  
        SecureRandom secureRandom = new SecureRandom();  
        byte[] cipherByte = null;  
        try {  
            //等到加密/解密器  
            Cipher cl = Cipher.getInstance(Algorithm);  
            cl.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, key, secureRandom);  
            cipherByte = cl.doFinal(info.getBytes());  
        } catch (Exception e) {  
            // TODO Auto-generated catch block  
            e.printStackTrace();  
        }  
        //返回密文的十六進制形式  
        return byte2hex(cipherByte);  
    }  


    /** 
     * 測試 
     *  
     * @param args 
     */  
    public static void main(String[] args){  
        CryptTest cryptTest = new CryptTest();  

        String testString = "hello world";  

        //生成一個DES算法的密鑰  
        SecretKey key = cryptTest.createSecretKey("DES");  
        //用DES算法加密testString  
        String strl = cryptTest.encryptToDES(key, testString);  
        System.out.println("使用DES加密，原文為："+testString+"\n密文為："+strl);  
    }  

}

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2. 加密算法的選擇：

3. 加密算法的未來：

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