经典加密技术全解析
一、对称加密技术
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1、定义与原理
- 对称加密技术是一种传统的加密方式，它使用相同的密钥进行加密和解密操作，在对称加密算法中，发送方和接收方共享一个密钥，这个密钥必须保密，当发送方想要发送一条机密信息时，它使用这个共享密钥对信息进行加密，将加密后的信息发送给接收方，接收方收到加密信息后，再使用相同的密钥进行解密，从而得到原始信息。
- 常见的对称加密算法有DES（Data Encryption Standard）和AES（Advanced Encryption Standard），DES是一种较早的对称加密算法，它将数据分为64位的块进行加密，随着计算机技术的发展，DES的56位密钥长度已经被认为不够安全，AES则是为了取代DES而被开发出来的，它支持128位、192位和256位的密钥长度，具有更高的安全性。
2、加密过程示例（以AES为例）
- 假设我们要加密一段文本消息“Hello, World!”，我们需要选择一个AES密钥，比如一个128位（16字节）的随机密钥，将文本消息转换为字节数组，AES算法通过一系列复杂的轮函数对字节数组进行变换，在每一轮中，字节数组中的数据会进行字节替换、行移位、列混淆等操作，并且会与轮密钥进行异或运算，经过多轮的处理后，得到加密后的字节数组，这个加密后的字节数组就是加密后的消息。
3、应用场景
- 对称加密技术在很多领域都有广泛的应用，在企业内部网络中，对于敏感数据的存储和传输，如员工的薪资信息、商业机密等，可以使用对称加密进行保护，在网络通信方面，当客户端和服务器之间需要进行安全的数据传输时，如在线银行的交易数据传输，对称加密可以确保数据的保密性。
- 在一个企业的文件共享系统中，企业可能会使用对称加密对存储在服务器上的文件进行加密，当员工访问这些文件时，他们使用共享的密钥进行解密操作，从而保证文件内容只有拥有密钥的企业内部人员能够查看。
二、非对称加密技术
1、定义与原理
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- 非对称加密技术使用一对密钥，即公钥和私钥，公钥可以公开，任何人都可以获取；而私钥则必须保密，只有所有者知道，当发送方想要发送加密信息给接收方时，发送方使用接收方的公钥对信息进行加密，接收方收到加密信息后，使用自己的私钥进行解密，反过来，当接收方想要向发送方回复消息并证明消息来源是自己时，接收方可以使用自己的私钥对消息进行签名，发送方使用接收方的公钥对签名进行验证。
- 著名的非对称加密算法有RSA（Rivest - Shamir - Adleman）算法，RSA算法基于数论中的大数分解难题，它通过选择两个大质数p和q，计算出它们的乘积n = pq，然后基于n计算出公钥和私钥，加密和解密操作都是基于对模幂运算的运用。
2、加密与签名过程示例（以RSA为例）
- 加密过程：假设发送方要给接收方发送消息“Buy 10 shares”，接收方生成自己的RSA公钥和私钥，将公钥公开，发送方获取接收方的公钥后，将消息转换为数字（例如通过某种编码方式），然后使用接收方的公钥对这个数字进行加密，加密后的数字通过网络传输给接收方。
- 签名过程：如果接收方要对回复消息“Sold 5 shares”进行签名，接收方首先使用自己的私钥对消息对应的数字进行签名操作（签名操作也是一种基于私钥的数学变换），然后将签名和消息一起发送给发送方，发送方使用接收方的公钥对签名进行验证，如果验证成功，则可以确定消息确实是来自接收方。
3、应用场景
- 在电子商务领域，非对称加密技术被广泛应用于保障交易安全，当用户在网上购物时，商家的网站会向用户发送其公钥，用户使用商家的公钥对自己的支付信息（如信用卡号等）进行加密后发送给商家，商家收到加密信息后，使用自己的私钥进行解密，商家也可以使用自己的私钥对交易订单等信息进行签名，用户使用商家的公钥进行验证，以确保交易的真实性和完整性。
- 在数字证书体系中，非对称加密也起着关键作用，证书颁发机构（CA）使用自己的私钥对网站的公钥等信息进行签名，形成数字证书，用户的浏览器使用CA的公钥对数字证书进行验证，从而确定网站的合法性。
三、哈希加密技术
1、定义与原理
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- 哈希加密技术是一种将任意长度的数据映射为固定长度的哈希值的技术，哈希函数具有单向性，即可以很容易地从原始数据计算出哈希值，但很难从哈希值逆向推导出原始数据，不同的原始数据产生相同哈希值的概率极低（在理想的哈希函数中）。
- 常见的哈希算法有MD5（Message - Digest Algorithm 5）和SHA - 1（Secure Hash Algorithm 1）以及更安全的SHA - 256等，MD5生成128位的哈希值，SHA - 1生成160位的哈希值，SHA - 256则生成256位的哈希值。
2、哈希计算示例（以SHA - 256为例）
- 假设我们有一个文件，其内容为“这是一个测试文件的内容”，将这个文件内容转换为字节流后，输入到SHA - 256哈希函数中，哈希函数通过一系列复杂的计算，如对字节流进行分组、进行位运算等操作，最终输出一个256位的哈希值，这个哈希值可以用来代表这个文件的特征。
3、应用场景
- 在数据完整性验证方面，哈希加密技术有着重要的应用，当我们下载一个软件时，软件提供商通常会提供软件的哈希值，我们下载软件后，可以使用相同的哈希算法计算下载文件的哈希值，然后与提供商提供的哈希值进行对比，如果两者相同，则说明文件在下载过程中没有被篡改。
- 在密码存储方面，哈希加密也被广泛应用，当用户注册一个账户并设置密码时，系统不会直接存储用户的密码，而是存储密码的哈希值，当用户登录时，输入密码后，系统计算输入密码的哈希值并与存储的哈希值进行对比，如果相同则允许登录，这样，即使数据库被攻破，攻击者也很难直接获取用户的原始密码。
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