程序员之网络安全系列(三):数据加密之对称加密算法
前文回顾
假如,明明和丽丽相互不认识,明明想给丽丽写一封情书,让隔壁老王送去
- 如何保证隔壁老王不能看到情书内容?(保密性)
- 如何保证隔壁老王不修改情书的内容?(完整性)
- 如何保证隔壁老王不冒充明明?(身份认证)
- 如何保证明明不能否认情书是自己写的?(来源的不可否认)
上一节,我们使用了Hash算法保证了情书的完整性,也就是确保“隔壁王叔叔”没有修改明明的情书,那么这一节我们来看看如何保证“隔壁王叔叔”不能看到情书的内容,也就是保密性。
数据加密
要想不让别人看到数据,那么我们就们就需要对数据加密。
加密技术 是最常用的安全保密手段,利用技术手段把重要的数据变为乱码(加密)传送,到达目的地后再用相同或不同的手段还原(解密)。 加密包括两个元素:算法和密钥。一个加密算法是将普通的文本(或者可以理解的信息)与一窜数字(密钥)的结合,产生不可理解的密文的步骤,密钥是用来对数据进行编码和解码的一种算法。
举个例子:
假设我们要对LOVE加密,我们可以先定义字母的顺序ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ,然后我们让每个字母向后移动两位,那么LOVE就变为了NQXG
L------>N
O------>Q
V------>X
E------>
LOVE--->NQXG
我想这就是最简单的加密方式。
密钥加密技术的密码体制分为对称密钥体制和非对称密钥体制两种。
对数据加密的技术分为两类,即对称加密(私人密钥加密)和非对称加密(公开密钥加密)。对称加密以数据加密标准(DES,Data Encryption Standard)算法为典型代表,非对称加密通常以RSA(Rivest Shamir Ad1eman)算法为代表。对称加密的加密密钥和解密密钥相同,而非对称加密的加密密钥和解密密钥不同,加密密钥可以公开而解密密钥需要保密。
对称加密
对称加密采用了对称密码编码技术,它的特点是文件加密和解密使用相同的密钥,即加密密钥也可以用作解密密钥。 比如,我们给WORD文档设置密码1234, 那么其他人想要打开文档也必须输入1234才能打开。
常用加密算法:
- DES(Data Encryption Standard):数据加密标准,速度较快,适用于加密大量数据的场合。
- 3DES(Triple DES):是基于DES,对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密,强度更高。
- AES(Advanced Encryption Standard):高级加密标准,是下一代的加密算法标准,速度快,安全级别高;
- RC4,也是为 RSA Data Security, Inc. 开发的密码系统的商标名称。
传统的DES由于只有56位的密钥,从1997年开始,RSA公司发起了一个称作“向DES挑战”的竞技赛。在首届挑战赛上,罗克·维瑟用了96天时间破解了用DES加密的一段信息。1999年12月22日,RSA公司发起“第三届DES挑战赛(DES Challenge III)”。2000年1月19日,由电子边疆基金会组织研制的25万美元的DES解密机以22.5小时的战绩,成功地破解了 DES加密算法。DES已逐渐完成了它的历史使命。
高级加密标准(英语:Advanced Encryption Standard,缩写:AES),在密码学中又称Rijndael加密法,是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES,已经被多方分析且广为全世界所使用。经过五年的甄选流程,高级加密标准由美国国家标准与技术研究院(NIST)于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197,并在2002年5月26日成为有效的标准。2006年,高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。
对称加密算法的优点:
- 算法公开
- 计算量小
- 加密速度快,加密效率高
对称加密算法的缺点
- 加解密双方需要使用相同的秘钥
- 秘钥管理很不方便,如果用户很多,那么秘钥的管理成几何性增长
- 任何一方秘钥泄露,数据都不安全了
最后
通过本节,我们知道当明明给丽丽情书时,可以用DES或者AES对数据进行加密,即使“隔壁王叔叔”拿到信件也看不懂内容,同时使用上一节的Hash算法保证了情书的内容完整,但是这就需要明明和丽丽提前设置一个秘钥。
代码示例
下面的代码输出如下结果
I Love You, Li Li
Encrypeted: 0t9glwGMmwtGs8B4QCotyZkKf091WElCwG659QiVVw0=
Decrypeted: I Love You, Li Li
.NET 源码:
using System;
using System.Security.Cryptography;
using System.IO;
using System.Text;
namespace AES
{
class MainClass
{
public static void Main (string[] args)
{
string password = "Don't believe wang shu shu";
string orginTextToSent = "I Love You, Li Li";
Console.WriteLine (orginTextToSent);
string encryptedText=EncryptText(orginTextToSent, password);
Console.WriteLine ("Encrypeted: " + encryptedText);
string DecryptedText = DecryptText (encryptedText, password);
Console.WriteLine ("Decrypeted: " + DecryptedText);
}
public static byte[] AES_Encrypt(byte[] bytesToBeEncrypted, byte[] passwordBytes)
{
byte[] encryptedBytes = null;
// Set your salt here, change it to meet your flavor:
// The salt bytes must be at least 8 bytes.
byte[] saltBytes = new byte[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 };
using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
{
using (RijndaelManaged AES = new RijndaelManaged())
{
AES.KeySize = 256;
AES.BlockSize = 128;
var key = new Rfc2898DeriveBytes(passwordBytes, saltBytes, 1000);
AES.Key = key.GetBytes(AES.KeySize / 8);
AES.IV = key.GetBytes(AES.BlockSize / 8);
AES.Mode = CipherMode.CBC;
using (var cs = new CryptoStream(ms, AES.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Write))
{
cs.Write(bytesToBeEncrypted, 0, bytesToBeEncrypted.Length);
cs.Close();
}
encryptedBytes = ms.ToArray();
}
}
return encryptedBytes;
}
public static byte[] AES_Decrypt(byte[] bytesToBeDecrypted, byte[] passwordBytes)
{
byte[] decryptedBytes = null;
// Set your salt here, change it to meet your flavor:
// The salt bytes must be at least 8 bytes.
byte[] saltBytes = new byte[] { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 };
using (MemoryStream ms = new MemoryStream())
{
using (RijndaelManaged AES = new RijndaelManaged())
{
AES.KeySize = 256;
AES.BlockSize = 128;
var key = new Rfc2898DeriveBytes(passwordBytes, saltBytes, 1000);
AES.Key = key.GetBytes(AES.KeySize / 8);
AES.IV = key.GetBytes(AES.BlockSize / 8);
AES.Mode = CipherMode.CBC;
using (var cs = new CryptoStream(ms, AES.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Write))
{
cs.Write(bytesToBeDecrypted, 0, bytesToBeDecrypted.Length);
cs.Close();
}
decryptedBytes = ms.ToArray();
}
}
return decryptedBytes;
}
public static string EncryptText(string input, string password)
{
// Get the bytes of the string
byte[] bytesToBeEncrypted = Encoding.UTF8.GetBytes(input);
byte[] passwordBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(password);
// Hash the password with SHA256
passwordBytes = SHA256.Create().ComputeHash(passwordBytes);
byte[] bytesEncrypted = AES_Encrypt(bytesToBeEncrypted, passwordBytes);
string result = Convert.ToBase64String(bytesEncrypted);
return result;
}
public static string DecryptText(string input, string password)
{
// Get the bytes of the string
byte[] bytesToBeDecrypted = Convert.FromBase64String(input);
byte[] passwordBytes = Encoding.UTF8.GetBytes(password);
passwordBytes = SHA256.Create().ComputeHash(passwordBytes);
byte[] bytesDecrypted = AES_Decrypt(bytesToBeDecrypted, passwordBytes);
string result = Encoding.UTF8.GetString(bytesDecrypted);
return result;
}
}
}
- 作者: 王德水
- 出处:http://deshui.wang
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