安全之加密算法
一、加密概述
1.为什么需要加密？
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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。
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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。
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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。
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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。