一文搞懂常见的加密算法

加密算法在互联网技术领域中几乎是无处不在，而密码学也是网络安全的重要基础，这篇文章我们就一起来学习下常见的加密算法。

1 为什么要研究加密算法？

在技术方面，加密算法的研究具有重要的意义，主要体现在以下几个方面：

1. 网络通信安全：在网络通信中，加密算法可以防止通信数据被窃听和篡改。例如，使用加密算法对HTTPS协议进行加密，可以在网络通信中保护用户的隐私和敏感信息，确保了通信的安全性。
2. 数据存储安全：加密算法可以应用于数据存储的安全保护。例如，在数据库中，通过使用加密算法对数据进行加密存储，可以防止非法用户对数据进行访问和篡改，保护了数据的完整性和机密性。
3. 区块链技术：加密算法在区块链技术中发挥着核心作用。区块链通过使用加密算法对交易信息进行加密处理，确保了交易的不可篡改性和安全性，使得区块链技术在数字货币、智能合约等方面得到了广泛应用。
4. 密码学协议：加密算法在密码学协议中起着关键的作用。例如，TLS/SSL协议通过使用加密算法来保护网络通信的数据安全，确保了通信的机密性和完整性。
5. 数据挖掘和机器学习：加密算法在数据挖掘和机器学习中也有着重要的应用。通过使用加密算法对数据进行加密处理，可以保护数据的隐私性，同时支持在加密数据上的分析和挖掘操作，实现了数据隐私保护和数据利用的平衡。

综上所述，加密算法的研究在技术方面对于保障网络通信安全、保护数据存储的完整性、支持区块链技术的发展、保障密码学协议的安全以及支持数据挖掘和机器学习等方面都具有重要的意义。

2 加密算法的分类都有哪些

加密算法可以大致分为三大类：对称加密算法、非对称加密算法和消息摘要算法。

• 对称加密算法：对称加密算法是指使用相同的密钥对信息进行加密和解密，即发送方和接收方使用相同的密钥。常见的对称加密算法包括DES、3DES、AES等。
• 非对称加密算法：非对称加密算法是指使用两个密钥，分别为公钥和私钥，对信息进行加密和解密。公钥用于加密，私钥用于解密。常见的非对称加密算法包括RSA、ECC等。
• 消息摘要算法：消息摘要算法是一种单向加密算法，主要用于生成消息的哈希值或数字签名。常见的消息摘要算法包括MD5、SHA-1、SHA-256等。

对称加密算法和非对称加密算法主要用于数据加密和保护数据安全性，而消息摘要算法主要用于数据完整性验证和数字签名等应用场景。

除了上述三大类加密算法，还有一些其他的加密算法，包括以下几种：

• 哈希算法：哈希算法主要用于将任意长度的输入（消息）转换为固定长度的输出（哈希值），常见的哈希算法包括MD5、SHA-1、SHA-256等。
• 数字签名算法：数字签名算法主要用于确保数据的来源和完整性，常见的数字签名算法包括RSA、DSA等。
• 随机数生成算法：随机数生成算法主要用于生成安全的随机数，常见的随机数生成算法包括PRng、drbg等。
• 对称加密算法的变形：为了提高加密的安全性和效率，一些变形加密算法被提出，例如IDEA、Blowfish等。
• 公钥加密算法的变形：一些公钥加密算法的变形也被提出，例如RSA的变种，如RSA-OAEP等。

这些加密算法在保护数据安全、确保数据完整性、生成安全的随机数等方面都有着广泛的应用价值

3 加密算法的具体应用常见举例

加密算法在许多领域中都有广泛的应用，以下是一些常见的应用案例：

• 网络通信安全：加密算法用于保护网络通信数据的安全性，如HTTPS协议中的SSL/TLS层，使用加密算法对HTTP请求和响应进行加密和保护。
• 数据存储安全：加密算法用于保护数据存储的安全性，如数据库中的数据加密，可以防止非法用户对数据进行访问和篡改。
• 电子支付：加密算法用于保护电子支付的安全性，如支付宝、微信支付等，使用加密算法对支付信息和交易进行保护。
• 数据完整性验证：加密算法用于数据完整性验证，如HTTPS协议中的HMAC-SHA256算法，使用哈希算法和消息摘要算法保护数据的完整性和验证数据的来源。

3.1 HTTPS采用的TLS和SSL

HTTPS，也就是HTTP+TLS/SSL，默认使用的是TLS协议，而TLS协议中使用的加密算法是SSL（Secure Sockets Layer）协议的一个子集。

具体来说，HTTPS中使用的加密算法可以是SSL协议中定义的几种加密算法之一，包括以下几种：

• SSL 2.0和SSL 3.0：这两个版本的SSL协议中支持的加密算法包括DES、RC4、MD5等。
• TLS 1.0、TLS 1.1和TLS 1.2：这三个版本的TLS协议中支持的加密算法与SSL 3.0有所不同，还有一些更加安全的加密算法，例如AES、SHA1等。

默认情况下，HTTPS使用的加密算法是TLS 1.2或更高版本的TLS协议，其中支持的加密算法包括AES、SHA1等。这些加密算法的使用可以提供更加安全的数据传输保护。

需要注意的是，HTTPS使用的是TLS/SSL协议，而不是SSL协议本身。虽然TLS和SSL都是基于公钥基础设施（PKI）的加密协议，但是TLS是IETF在SSL的基础上设计的新的协议版本，并且在安全性方面做出了一些改进。因此，现在通常建议使用TLS协议而不是SSL协议。

3.2 存储加密

存储加密是指对存储在计算机系统或网络中的数据进行加密保护，以防止未经授权的访问或数据泄露。以下是一些常用的存储加密算法：

• 对称加密算法：对称加密算法是一种使用相同密钥进行加密和解密的算法，常见的对称加密算法包括AES、DES、Blowfish等。
• 哈希算法：哈希算法是将数据转换为固定长度的哈希值，常见的哈希算法包括MD5、SHA-1、SHA-256等。

3.3 区块链加密

区块链采用的加密算法主要包括以下几种：

• 哈希算法：区块链中使用哈希算法对交易信息进行摘要处理，以确保交易的唯一性和安全性。常见的哈希算法包括SHA-256等。
• 数字签名算法：区块链中使用数字签名算法对交易信息进行签名和验证，以确保交易的真实性和完整性。数字签名算法基于非对称加密算法，如RSA和ECDSA等。
• 对称加密算法：在区块链中，对称加密算法用于对交易信息进行加密保护，以确保交易的机密性。常见的对称加密算法包括AES和DES等。
• 公钥密码体制：区块链中使用公钥密码体制来保护通信安全和身份验证。常见的公钥密码体制包括RSA、ECC等。

这些加密算法在区块链中发挥着不同的作用，共同确保了区块链的安全性和可靠性。同时，区块链技术还采用了其他的一些技术手段，如智能合约、去中心化等，以实现其去中心化、可追溯等特性。

4 总结