安全之加密算法

一、加密概述
二、加密算法
小结：

一、加密概述

1.为什么需要加密？

前端存储需避免直接明文保存敏感信息，如用户个人信息、权限标识及身份令牌等，以确保数据在客户端的安全性。
线上环境的数据传输存在潜在风险，网络通信可能被拦截或窃取，导致用户敏感信息泄露。需通过加密技术保障传输数据的机密性，防止恶意攻击者获取平台用户数据。
许多行业法规（如GDPR、HIPAA）要求对特定数据进行加密。未加密可能导致法律处罚或声誉损失。
核心目标为在数据存储与传输环节确保机密性、完整性和可用性，防范敏感信息被非法访问、篡改或滥用，同时符合监管合规要求并建立用户对系统的信任基础。

2.加密算法的常用术语

明文/密文
- 明文：加密之前的内容，原始内容
- 密文：加密之后的内容
暗文：看不见 - 输入密码
公钥/私钥
- 公钥：可见的公共的钥匙
- 私钥：不可见的私有的钥匙
可逆/不可逆
- 可逆：加密之后可解密
- 不可逆：加密之后不可解密
对称/非对称
- 对称：使用同一个密钥进行数据的加密解密
- 非对称：加密与解密使用不同的密钥，公钥与私钥
数字签名：加密方第二次加密叫做数字签名
签名认证：解密方第一次解密叫做签名认证
盐值（Salt）: 随机数据，与密码结合后再哈希，防止彩虹表攻击。常用于密码存储。

3.秘密等级

秘密等级通常用于政府、军事或企业文件，根据信息的敏感性和潜在危害程度划分。

绝密（Top Secret）：最高级别，泄露可能导致国家安全或利益遭受特别严重损害。
机密（Secret）：次高级别，泄露可能导致严重损害。
秘密（Confidential）：基础级别，泄露可能导致一般性损害。
内部（Restricted）：非公开信息，但未达到秘密级别。

不同国家的秘密等级差异

美国：采用三级分类（Top Secret/Secret/Confidential），并附加"SCI"（敏感隔离信息）等子类。
中国：依据《保守国家秘密法》分为绝密、机密、秘密三级，明确标注保密期限和解密条件。
欧盟：部分国家使用"EU Confidential"等统一标准，但成员国可能保留本国分级制度。

接下来计算常用的加密算法

二、加密算法

1.消息认证码算法

特征：用于验证消息的完整性和真实性，防止数据被篡改
实现：HMAC-SHA256、OMAC、UMAC、CBC-MAC、PMAC、VMAC $Message Authentication Code$
作用：用于验证消息的完整性和真实性，防止数据被篡改

2.不可逆加密算法

不可逆加密算法通常指哈希算法，但二者并非完全等同。哈希算法是单向函数，设计初衷是确保数据无法逆向还原，常用于数据完整性验证和密码存储。传统加密算法（如AES、RSA）通常是可逆的，需要密钥解密。

特征：只能加密不能解密
技术：MD5、SHA-256、SHA-3
作用：一般对登录密码处理，用于做密码比对
问题：只能加密，不能解密，不能用来对网络中传输的数据进行加密

哈希函数，也叫散列函数，把任意长度的数据，变成固定长度的"指纹"。

常见的哈希算法：

SHA-256、SHA-3：区块链、数据完整性校验，用得最多。
MD5、SHA-1：老掉牙了，安全性不行，别用了！除非你真的没办法。
MD5一些网站可以几秒钟的破解，尽量给个盐

应用：

数据完整性校验：下载文件后，算个哈希值，和官方提供的比对一下，
就知道有没有被动过手脚。
密码存储：别直接存明文密码！哈希一下，再加个盐，安全多了。
数字签名：先对数据哈希，再对哈希值签名，提高效率。

3.可逆对称加密算法

特征：

可以加密，也可以解密
加密和解密的密钥是同一个，网络可以拦截到密钥

实现：DES，AES
作用：对数据库密码进行加密
缺点：速度快，适合大量数据加密，但密钥分发是个问题。

算法：

密文为s,加解密算法为AES,秘钥为k，明文为c
加密：s = AES（k,c）
解密：c = AES(k,s)

应用：

数据传输安全：SSL/TLS协议在握手阶段使用对称加
文件与磁盘加密： BitLocker、FileVault等工具使用AES算法加密整个磁盘或分区。
数据库管理系统（如MySQL、PostgreSQL）支持透明数据加密（TDE）

问题：

根据密钥和数据可以解密数据，那么数据不安全
网络可以拦截到密钥后根据密钥加密其他数据，伪造数据发送给接收方，数据不安全

4.可逆非对称加密算法

特征：

可以加密，也可以解密
加密和解密的密钥不是同一个。但是是成对出现的。一个私钥就对应一个公钥。如果使用私钥加密，

只能使用与之对应公钥来解密。反之如果使用公钥加密，只能使用与之对应私钥解密

实现：RSA，RSA2 $支付宝签名采用RSA2算法$
作用：网络传输中对数据进行加解密
问题：

速度比对称加密慢。
密钥长度有讲究，太短不安全，太长影响性能。

应用：

数字签名与身份验证：私钥签名、公钥验签确保数据完整性和来源真实性，广泛应用于SSL/TLS证书、文档签名等场景。
安全协议集成： SSL/TLS：非对称加密用于握手阶段交换密钥，如RSA或ECDHE。
ECDH（椭圆曲线Diffie-Hellman）等算法通过非对称机制安全协商共享密钥，避免密钥直接传输。

算法：

密文为s，加解密算法为RSA私钥为k1，公钥为k2，明文为c
第一组：私钥加密公钥解密
加密：s = rsa(k1,c)
解密：c = rsa(k2,s)
第二组：公钥加密私钥解密
加密：s = rsa(k2,c)
解密：c = rsa(k1,s)

注意：

RSA可以只加密一次，但是加密一次不安全，因为可以被伪造
真正的RSA要加密两次，解密两次，第一次加密和解密并不是真正的数据，而是数字签名和签名认证/确认身份

加密一次 ：
加密二次 ：都是先通过自己的公钥加解密，然后再通过对象的私钥加解密

小结：

本文粗浅介绍了各大加密算法几大类型，不可逆加密（如SHA-256）适用于密码存储和完整性校验，需结合盐值提升安全性；对称加密（如AES）效率高但需解决密钥分发问题；非对称加密（如RSA）通过公私钥机制实现安全通信，但性能较低。实际应用中常采用混合策略，例如TLS协议结合非对称加密交换密钥，再切换至对称加密传输数据。

关键点

哈希算法：单向性设计确保密码存储安全，需避免使用MD5等弱算法。
对称加密：适合处理大量数据，但密钥管理需通过安全信道或密钥派生技术。
非对称加密：解决密钥交换问题，支持数字签名和身份认证。
合规性：根据不同场景选择符合行业标准（如FIPS 140-2）的算法实现。

文章结束，写作不易，喜欢就给个一键三连吧，你的肯定是我最大的动力，点赞上一千我就是脑瘫也出下章。