單元二 密碼學(xué)基礎(chǔ)

單元二

密碼學(xué)基礎(chǔ)

CONTENTS目錄哈希算法非對(duì)稱(chēng)加密算法PART1哈希算法哈希算法的概念哈希算法英文是Hash，也常被譯為散列、雜湊，指的是把任意長(zhǎng)度的輸入轉(zhuǎn)換成固定長(zhǎng)度輸出的一種方法。輸入可以是任何形式、任何長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)，可以是字符、數(shù)字，也可以是一個(gè)文檔、一段音頻或者一個(gè)視頻。這樣的輸入數(shù)據(jù)通過(guò)哈希函數(shù)之后，會(huì)得到一個(gè)固定大小的輸出。哈希算法的特性抗碰撞性抗碰撞性指的是要找到兩個(gè)不同的輸入值X1和X2，使得這兩個(gè)數(shù)據(jù)通過(guò)哈希函數(shù)轉(zhuǎn)換之后得到的輸出值H(X1)=H(X2)是非常困難的，這個(gè)時(shí)候會(huì)稱(chēng)哈希函數(shù)H是抗碰撞的。唯一性不可逆性又叫隱藏性或者單向性，指的是從輸入值可以正向通過(guò)哈希算法得到一個(gè)輸出的哈希值，但是沒(méi)有辦法通過(guò)逆算法從輸出的哈希值推導(dǎo)出輸入值。哈希算法的特性哈希函數(shù)的種類(lèi)MD5（Message-DigestAlgorithm5）一度被廣泛應(yīng)用于安全領(lǐng)域，用于確保信息傳輸完整一致，主流編程語(yǔ)言普遍已實(shí)現(xiàn)MD5。MD5SHA-256（SecureHashAlgorism-256）中，無(wú)論輸入數(shù)據(jù)大小，都會(huì)輸出256位哈希值。該函數(shù)在區(qū)塊鏈等技術(shù)中被廣泛使用SHA-256SM3代表商密3（商業(yè)密碼），是中華人民共和國(guó)政府采用的一種哈希函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其算法公開(kāi)。該函數(shù)輸出的摘要值長(zhǎng)度為256位。SM3主要用于數(shù)字簽名及驗(yàn)證等。SM3哈希算法的應(yīng)用場(chǎng)景場(chǎng)景一：當(dāng)我們?cè)谝粋€(gè)網(wǎng)站注冊(cè)賬號(hào)的時(shí)候?qū)?huì)提交用戶名和密碼。在存儲(chǔ)這類(lèi)數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)站會(huì)把用戶名直接保存到網(wǎng)站公司的數(shù)據(jù)庫(kù)中，但是密碼一般不是直接保存的，而是先把密碼轉(zhuǎn)換成了哈希，類(lèi)似于“數(shù)字指紋”。哈希算法的應(yīng)用場(chǎng)景場(chǎng)景二從多個(gè)機(jī)器并行下載一個(gè)電影文件時(shí)，文件可能被分割成很多文件塊。只要當(dāng)所有的文件塊都下載完成，可以重新組裝成一個(gè)完整的電影文件。哈希算法對(duì)文件塊分別取哈希值，并保存在種子文件中，只要文件塊內(nèi)容有改變，最后哈希值就完全不同。PART2非對(duì)稱(chēng)加密算法密碼學(xué)概念加密指的是通過(guò)一些特殊的算法將原始數(shù)據(jù)信息（也稱(chēng)為明文）處理為不可讀的代碼（也稱(chēng)為密文）的過(guò)程。只有擁有相對(duì)應(yīng)密鑰的用戶，才能輕松地將密文還原為明文，而這個(gè)過(guò)程也叫作解密。加密算法分類(lèi)在如今的信息安全領(lǐng)域里，加密的算法種類(lèi)和數(shù)量非常多。常見(jiàn)的加密算法分為三大類(lèi)：哈希算法對(duì)稱(chēng)加密算法非對(duì)稱(chēng)加密算法對(duì)稱(chēng)加密算法的概念在對(duì)稱(chēng)加密算法中，加密者和解密者會(huì)使用同樣的或者本質(zhì)上相同的密鑰對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加密和解密。對(duì)稱(chēng)加密算法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單

加密、解密的處理速度快使用長(zhǎng)密鑰時(shí)，會(huì)很難被破解缺點(diǎn)：密鑰管理非對(duì)稱(chēng)加密算法的概念非對(duì)稱(chēng)加密算法中，解密密鑰和加密密鑰是不同的。這組密鑰對(duì)中，一個(gè)是公開(kāi)密鑰（public

key，簡(jiǎn)稱(chēng)公鑰），一個(gè)是私有密鑰（privatekey，簡(jiǎn)稱(chēng)私鑰）。而且這組密鑰對(duì)有一個(gè)重要特征，即很難通過(guò)公鑰反推出私鑰。非對(duì)稱(chēng)加密算法的應(yīng)用公鑰加密，私鑰驗(yàn)簽非對(duì)稱(chēng)加密算法應(yīng)用私鑰加密，公鑰驗(yàn)簽非對(duì)稱(chēng)加密的典型算法1977年，非對(duì)稱(chēng)加密算法RSA被構(gòu)造出來(lái)。RSA這一名稱(chēng)是由3個(gè)提出者羅恩·李維斯特（RonRivest）、阿迪·薩莫爾（AdiShamir）和倫納德·阿德曼（LeonardAdleman）姓氏的首字母構(gòu)成的。ECC（EllipticCurveCryptography，橢圓曲線密碼體制）在1985年由尼爾·科布利茨（NealKoblitz）和維克托·米勒（VictorMiller）分別獨(dú)立提出ECC算法橢圓加密算法（ECC）是一種公鑰加密體制，最初由Koblitz和Miller兩人于1985年提出，其數(shù)學(xué)基礎(chǔ)是利用橢圓曲線上的有理點(diǎn)構(gòu)成Abel加法群上橢圓離散對(duì)數(shù)的計(jì)算困難性。ECC算法相比于RSA算法，在提供相當(dāng)