加密算法
## 加密算法 ##
### 1. 基本流程 ###
基本的保密通信模型如下图所示，通信的参与者包括消息的发送方、消息的接收方，潜在的密码分析者是试图从整个加密服务（流程）。
明文：未加处理的原始信息；</br>
密文：经过加密处理的信息；</br>
加密：明文到密文的过程，包括密钥和加密算法；
解密：密文到明文的过程，包括密钥和解密算法；
加/解密算法：对明文进行加密采取的一组规则称为加密算法，密文的接收方对密文解密时采取的一系列规则称为解密算法。
密钥：加密算法/解密算法中输入的参数。
重点理解：加/解密算法和密钥的关系
### 2. 密码系统的安全性 ###
安全性因素：密码算法复杂度、密钥机密性和密钥长度。
其中密码算法复杂度是密码系统安全性的保证。（这里强调密码整个系统的安全性，基本条件）</br>
柯克霍夫密码设计原则：密码系统的保密性不依赖于加密体制或算法的保密，而依赖于密钥。（这里强调密码系统的保密性，如何去保密，保密的核心就是保护密钥）
密钥空间：该算法生成密钥的所有可能有多少。
爆破密钥和难易程度和密钥空间相关，密钥越长，密钥空间越大，耗费的时间越长。
评估密码系统的安全性：</br>
1. 无条件安全性：无限计算资源也无法破译出结果，目前不存在，哪种都存在爆破的方法；</br>
2. 计算安全性：最好的方法破译所需的计算资源远超过攻击者拥有的资源，简言，计算能力不足以计算出结果；</br>
3. 证明安全性：密码的安全性归结于某个研究的困难问题，取决于这个困难问题是否易被解决。
密钥设计满足实际安全的要求，满足其一即可认为是安全的：</br>
1. 破译密码消耗巨大，以至于实际中无法实现；</br>
2. 破译密码计算时间超过密钥生命周期，例如，密码信息只要求一段时间保密，比如开战的信息，一旦开战声明周期就结束了；</br>
3. 破译该密码的费用超过该密码本省的价值。
### 3. 密码算法的分类 ###
1. 受限制的算法和基于密钥的算法</br>
受限制的算法指加密/解密算法不可以被公开，一旦被公开该加密/解密算法就失去了安全性；基于密钥的算法指加密算发可以被公开，但是密钥不可以被公开，一旦公开就失去了安全性。
2. 对称密码和非对称密码</br>
根据加密密钥和解密密钥的关系，对称和非对称。密码体制区分对称密码算法和非对称密码算法。
对称密码算法：加密密钥和解密密钥相同；非对称密码算法：加密密钥和解密密钥不相同。
3. 分组加密和流加密（属于对称密码体制的分类）</br>
分组加密:对数据包进行加密，如DES、AES等；流加密：对字符逐个连续加密，例如持续处理一个bit或者一个字节。
### 4. 对称加密算法 ###
优点：速度快、适合大量数据加密、明文长度和密文长度相等。
常见的加密算法有：DES、3DES、AES、IDEA、RC5、Twofish、CAST-256、MARS等。
分组加密：</br>
DES：分组长度64位明文，密钥长度64位（有效56位），64位密文。</br>
3DES:执行3次DES算法，加密是，加密--解密--加密；解密是，解密--加密--解密。</br>
AES：分组长度128比特，密钥长度128比特，输出128比特密文。(目前常用)
流加密：</br>
RC4：速度最快，根据字节依次加密；</br>
BlowFish:算法是一个64位分组及可变密钥长度的对称密钥分组密码算法，可用来机密64位比特长度的字符串，非专利，
IDEA：128位密钥和8个循环
### 5. 非对称加密算法 ###
特点：速度慢、较安全。
非对称加密的密钥由公钥和私钥组成，且成对出现。</br>
国际常用：RSA</br>
国内标准：SM2，基于ECC的改进。</br>
SM2和RSA相比，安全性更高、计算量小、处理速度快、存储空间小、宽带要求低。</br>
RSA的加密过程：
### 6. 其他密码服务 ###
#### 哈希函数 ####
用于完整性校验和数字签名。 </br>
常见的hash函数：MD5算法、SHA-1、SHA-128、SHA-256
#### 消息认证码 ####
用于验证消息是否被篡改。</br>
流程：将密钥生成固定长度的短数据块，附加在消息之后。例如假设A、B使用同一个密钥。A向B发送消息之前，使用hash函数获取密钥的短数据块，附加在消息之后，然后计算消息验证码MAC。消息和MAC一起发送给B，B接收到消息，对自己的密钥也使用相同的hash函数获取密钥的短数据块，也附加在消息之后，计算MAC，对比A发送过来的MAC，查看是否一致。
#### 数字签名（使用非对称密码技术） ####
具有不可否认性（私钥的私有性），不可伪造性（唯一私钥）、消息完整性（hash进行完整性校验）。</br>
流程：A对需要加密的消息进行哈希计算，得到哈希值；A使用自己的私钥对哈希值进行加密得到签名，并将签名附在数据上（消息认证技术未使用私钥对哈希值加密）；A随机生成一个加密密钥（默认对称密钥）对要发送的数据加密，得到密文；A使用用户B的公钥对刚才生成的随机加密密钥加密，将加密密钥和密文发送给B；B收到A的密文和加密密钥，使用自己的私钥对加密密钥加密，得到A随机生成的加密密钥；B使用A的随机密钥对数据进行解密，得到明文信息，随之将A的随机密钥抛弃；B使用A的公钥对数字签名解密，得到A原始数据的哈希值；B对A的原始数据hash计算，核对A计算的哈希值，核对是否一致。
### 7. 公钥基础设施(KPI) ###
用于对密钥和证书的管理的解决方案。
#### PKI架构 ####
CA：证书签发权威，也称为数字证书管理中心，负责证书的生成、发放、更新、撤销等工作；
RA：证书注册机构，也称数字证书注册中心；
证书/CRL库：用于发布、存储、供用户查询所用；
CRL:(Certificate Revoke List, CRL)证书撤销列表；
终端实体：拥有公私密钥对和响应公钥证书的最终实体。
#### 数字证书 ####
数字证书是经过CA签名、包含拥有者身份信息和公开密钥的数据体。相当于互联网实体的身份证，被CA认证的的信息保证了该互联网实体的真实性。
**数字证书格式**：X.509，基于X.509协议的还有PKIX、S/MIME、SSL、TLS、IPsec等。</br>
SSL/TLS常用于https协议中，IPSec常用于VPN协议中。</br>
X.509标准主要包含3部分：证书体、签名算法类型、CA签名数据
证书体包含下列内容：
版本号：表示证书的版本；
序列号：由证书颁发者标识本证书的唯一标识符，整数；
签名算法表示：签署证书所用的算法及相应的参数，对象标识符加上以上参数组成；
签发者：指建立和签署证书的CA名称；
有效期：证书的使用的有效期；
主体名：证书拥有者名称；
主体公钥：证书拥有者公钥；
发行者唯一标识符：可选，标识唯一的CA；
主体唯一识别符：可选，标识唯一的主体；
拓展域：一个或多个拓展的数据项，第三版开始使用。
生命周期：申请、生成、存储、发布、废止
#### CA ####
CA的主要功能：证书的签发和管理、证书撤销列表的签发和管理（与CRL交互）、证书注册结构（CR）的设立、审核、管理。</br>
CA和RA的区别：RA是CA的下一等级代理，CA也可以做RA的事情，RA主要做证书注册和审核。
CA的逻辑结构
实际结构
根CA（Root CA，RCA）下设CA、CA下设子CA（Subordinate CA，SCA）、SCA下设RA。或者RCA-CA-SCA-RA、RCA-CA-RA、CA-RA均可。
### 总结 ###
AES:对称加密
RSA：非对称加密
MD5、SHA-1、SHA-128、SHA-256：hash函数，计算数据完整性
UUID：随机生成的唯一标识
CA：数字证书的管理机构
RA：数字证书的注册机构
