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    大數據時代,嵌入式工程師必須知道的八大加密算法

    • 發布:嵌入式培訓
    • 來源:嵌入式教程
    • 時間:2020-03-05 16:24

    伴隨著人工智能、物聯網時代的到來,數據應用變得頻繁起來,數據安全應該如何保護?軟件加密算法都有哪些,這些算法在哪些方面得到了應用?慢慢讀下去,你會發現圍繞在我們身邊的“小密碼”。

    對稱加密算法:

    對稱加密算法是應用較早的加密算法,技術成熟。在對稱加密算法中,數據發信方將明文(原始數據)和加密密鑰一起經過特殊加密算法處理后,使其變成復雜的加密密文發送出去。在對稱加密算法中,使用的密鑰只有一個,發收信雙方都使用這個密鑰對數據進行加密和解密,這就要求解密方事先必須知道加密密鑰。對稱加密算法的特點是算法公開、計算量小、加密速度快、加密效率高。不足之處是,交易雙方都使用同樣鑰匙,安全性得不到保證。對稱加密算法在分布式網絡系統上使用較為困難,主要是因為密鑰管理困難,使用成本較高。

    DES加密算法:

    DES加密算法是一種分組密碼,以64位為分組對數據加密,它的密鑰長度是56位,加密解密用同一算法。DES加密算法是對密鑰進行保密,而公開算法,包括加密和解密算法。這樣,只有掌握了和發送方相同密鑰的人才能解讀由DES加密算法加密的密文數據。因此,破譯DES加密算法實際上就是搜索密鑰的編碼。對于56位長度的密鑰來說,如果用窮舉法來進行搜索的話,其運算次數為256。

    隨著計算機系統能力的不斷發展,DES的安全性比它剛出現時會弱得多,然而從非關鍵性質的實際出發,仍可以認為它是足夠的。不過,DES現在僅用于舊系統的鑒定,而更多地選擇新的加密標準。

    3DES加密算法:

    3DES是三重數據加密算法塊密碼的通稱。它相當于是對每個數據塊應用三次DES加密算法。由于計算機運算能力的增強,原版DES密碼的密鑰長度變得容易被暴力破解;3DES即是設計用來提供一種相對簡單的方法,即通過增加DES的密鑰長度來避免類似的攻擊,而不是設計一種全新的塊密碼算法。

    3DES是DES向AES過渡的加密算法,加密算法,其具體實現如下:設Ek()和Dk()代表DES算法的加密和解密過程,K代表DES算法使用的密鑰,M代表明文,C代表密文,這樣:3DES加密過程為:C=Ek3(Dk2(Ek1(M)))3DES解密過程為:M=Dk1(EK2(Dk3(C)))

    AES加密算法:

    AES加密算法是密碼學中的高級加密標準,該加密算法采用對稱分組密碼體制,密鑰長度的最少支持為128、192、256,分組長度128位,算法應易于各種硬件和軟件實現。

    這種加密算法是美國聯邦政府采用的區塊加密標準,這個標準用來替代原先的DES,已經被多方分析且廣為全世界所使用。 AES加密算法被設計為支持128/192/256位(/32=nb)數據塊大小(即分組長度);支持128/192/256位(/32=nk)密碼長度,,在10進制里,對應34×1038、62×1057、1.1×1077個密鑰。

    非對稱加密算法:

    不對稱加密算法使用兩把完全不同但又是完全匹配的一對鑰匙—公鑰和私鑰。在使用不對稱加密算法加密文件時,只有使用匹配的一對公鑰和私鑰,才能完成對明文的加密和解密過程。采用不對稱加密算法,收發信雙方在通信之前,收信方必須將自己早已隨機生成的公鑰送給發信方,而自己保留私鑰。

    由于不對稱算法擁有兩個密鑰,因而特別適用于分布式系統中的數據加密。廣泛應用的不對稱加密算法有RSA算法和美國國家標準局提出的DSA。以不對稱加密算法為基礎的加密技術應用非常廣泛。

    RSA加密算法:

    RSA加密算法是目前最有影響力的公鑰加密算法,并且被普遍認為是目前最優秀的公鑰方案之一。RSA是第一個能同時用于加密和數宇簽名的算法,它能夠抵抗到目前為止已知的所有密碼攻擊,已被ISO推薦為公鑰數據加密標準。

    RSA加密算法基于一個十分簡單的數論事實:將兩個大素數相乘十分容易,但那時想要,但那時想要對其乘積進行因式分解卻極其困難,因此可以將乘積公開作為加密密鑰。

    DSA加密算法:

    DSA是基于整數有限域離散對數難題的,其安全性與RSA相比差不多。DSA的一個重要特點是兩個素數公開,這樣,當使用別人的p和q時,即使不知道私鑰,你也能確認它們是否是隨機產生的,還是作了手腳。RSA算法卻做不到。

    DSA只是一種算法,和RSA不同之處在于它不能用作加密和解密,也不能進行密鑰交換,只用于簽名,它比RSA要快很多.

    ECC加密算法:

    橢圓加密算法(ECC)是一種公鑰加密體制,最初由Koblitz和Miller兩人于1985年提出,其數學基礎是利用橢圓曲線上的有理點構成Abel加法群上橢圓離散對數的計算困難性。

    公鑰密碼體制根據其所依據的難題一般分為三類:大整數分解問題類、離散對數問題類、橢圓曲線類。有時也把橢圓曲線類歸為離散對數類。橢圓曲線密碼體制是目前已知的公鑰體制中,對每比特所提供加密強度最高的一種體制。解橢圓曲線上的離散對數問題的最好算法是Pollard rho方法,其時間復雜度為,是完全指數階的。

    不可逆加密算法:

    不可逆加密算法的特征是加密過程中不需要使用密鑰,輸入明文后由系統直接經過加密算法處理成密文,這種加密后的數據是無法被解密的,只有重新輸入明文,并再次經過同樣不可逆的加密算法處理,得到相同的加密密文并被系統重新識別后,才能真正解密。在計算機網絡中應用較多不可逆加密算法的有RSA公司發明的MD5算法和由美國國家標準局建議的不可逆加密標準SHS等。

    MD5加密算法:

    MD5為計算機安全領域廣泛使用的一種散列函數,用以提供消息的完整性保護。對MD5加密算法簡要的敘述可以為:MD5以512位分組來處理輸入的信息,且每一分組又被劃分為16個32位子分組,經過了一系列的處理后,算法的輸出由四個32位分組組成,將這四個32位分組級聯后將生成—個128位散列值。

    MD5被廣泛用于各種軟件的密碼認證和鑰匙識別上。MD5用的是哈希函數,它的典型應用是對一段信息產生信息摘要,以防止被篡改。MD5的典型應用是對一段Message產生fingerprin指紋,以防止被“篡改”。如果再有—個第三方的認證機構,用MD5還可以防止文件作者的“抵賴”,這就是所謂的數字簽名應用。MD5還廣泛用于操作系統的登陸認證上,如UNIX、各類BSD系統登錄密碼、數字簽名等諸多方。

    SHA1加密算法:

    SHA1是和MD5一樣流行的消息摘要算法。SHA加密算法模仿MD4加密算法。SHA1設計為和數字簽名算法(DSA)一起使用。 SHA1主要適用于數字簽名標準里面定義的數字簽名算法。對于長度小于2“64位的消息,SHA1會產生一個160位的消息摘要。

    當接收到消息的時候,這個消息摘要可以用來驗證數據的完整性。在傳輸的過程中,數據很可能會發生變化,那么這時候就會產生不同的消息摘要。SHA1不可以從消息摘要中復原信息,而兩個不同的消息不會產生同樣的消息摘要。這樣,SHA1就可以驗證數據的完整性,所以說SHA1是為了保證文件完整性的技術。

    SHA1加密算法可以采用不超過264位的數據輸入,并產生一個160位的摘要。輸入被劃分為512位的塊,并單獨處理。160位緩沖器用來保存散列函數的中間和最后結果。緩沖器可以由5個32位寄存器(A、B、C、D和E)來表示。SHA1是一種比MD5的安全性強的算法,理論上,凡是采取“消息摘要”方式的數字驗證算法都是有“碰撞”的——也就是兩個不同的東西算出的消息摘要相同,互通作弊圖就是如此。但是安全性高的算法要找到指定數據的“碰撞”很困難,而利用公式來計算“碰撞”就更困難一目前為止通用安全算法中僅有MD5被破解。

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