您知道仅去年一年就有超过 41 亿条记录因数据泄露而曝光吗？ 在最近的一次泄密事件中，中国黑客窃取了美国国务院员工的 6 万多封电子邮件。
今年 7 月，名为 Strom-0558 的攻击者利用了微软的漏洞并窃取了一个密钥，使他们可以广泛访问包括美国政府账户在内的微软客户账户。
此类事件严酷地提醒我们，加密算法和加密密钥管理对于更安全的在线通信至关重要。
数据加密有助于保护个人隐私、商业机密和国家安全，在一个日益互联和数据驱动的社会中维护隐私和安全的基本原则。
本文将介绍不同 类型的加密。 从对称算法到非对称算法，我们将探讨这些算法的基础知识，让您能够以最佳方式加密数据。
让我们直接了解什么是加密及其工作原理。
目录
什么是加密及其工作原理？
加密是一种确保数字信息安全的方法，它将数字信息转换成一种被称为密文的加密格式，以防止未经授权的访问。 这是网络安全和隐私保护的基本组成部分。
将明文转化为密文的一般过程包括以下步骤：
- 您想向朋友发送保密信息。 默认情况下，它是明文，每个人都能看到。
- 要想使其内容不被窥探，就必须对其进行加密（将明文转化为密文）。
- 选择合适的加密算法后，您需要一个加密密钥来执行转换。 加密密钥是加密算法用来将明文数据转化为密文（在数据加密过程中）或逆转过程，将密文变回明文（在解密过程中）的秘密或私人代码，是一个特定的值。
- 使用加密密钥应用加密算法后，明文就会转换成密文。 对于没有解密密钥的人来说，密文是无法读取的，只能显示为随机数据。
- 接收者使用相应的解密算法和密钥从密文中获取原始明文。
在当今的数字空间，大多数系统只使用两种加密方式：对称加密和非对称加密。 让我们接下来谈谈它们。
两种加密方式
对称加密和非对称加密是两种不同的加密方法，各有优缺点和用途。 对称加密使用单个密钥进行加密和解密，而非对称加密则使用一对密钥–公钥用于加密信息，私钥用于解密数据。
对称加密是批量数据保护、本地文件存储、数据库加密和专用网络通信的理想选择。 非对称加密技术对于确保互联网通信安全、电子邮件隐私以及启用数字签名进行身份验证至关重要。
在实践中，系统会结合使用对称和非对称加密。 例如，非对称加密可以安全地交换对称加密密钥，然后使用对称加密进行批量数据传输。
这种混合方法结合了对称加密的效率和非对称加密的密钥交换功能，为各种场景提供了安全实用的解决方案。
对称加密
对称加密是一种加密技术，通过在加密和解密过程中使用相同的密钥来确保数据安全。 在对称加密中，使用秘钥将明文（即原始数据）转换为密文（即加密形式）。 同样的密钥反向应用，可解密密文并恢复原始数据。
使用单一密钥进行加密和解密是对称加密的基础。 相同的单一密钥可扰乱（加密）和解扰（解密）信息。 这个密钥是只有发送方和接收方知道的秘密。
对称密钥加密技术用于电子银行业务。 当客户触发交易时，银行会使用银行和客户都知道的共享对称密钥对交易详情进行加密。
然后，客户可以使用相同的密钥破译信息，以验证交易。 为满足合规要求，企业通常使用对称加密来保护数据库中的敏感数据。
非对称加密
非对称加密，又称公钥加密，是一种使用一对密钥（包括一把公钥和一把私钥）来确保数据通信安全的加密过程。 公共密码广泛传播，用于加密，而私人密码保密，用于解密。
这些密钥之间的数学关系确保了用公开密钥加密的数据只能用相应的私人密钥解密，反之亦然。 非对称加密提供了一个基本优势，可确保事先可能没有共享密钥的各方之间的通信安全。
加密密钥类型 – 公钥和私钥
公用密钥会对特定接收者的数据进行加密。 它们公开共享，任何人都可以使用。 然而，只有拥有相应私人密钥的接收者才能解密并获取原始信息。 单向公开密钥加密可确保数据在传输过程中的保密性和完整性。
非对称数据加密示例
网站安全通常依靠非对称加密的安全 HTTPS 连接来保护用户和网站之间的数据交换。
安全电子邮件通信是非对称加密在现实世界中发挥作用的另一个实例。 当您通过加密连接（如使用安全套接字层/传输层安全，SSL/TLS）发送电子邮件时，收件人的公开密钥会对电子邮件内容进行加密，只有收件人使用其私人密钥才能解密和阅读邮件。 这种方法可确保敏感信息在电子邮件传输过程中得到保密。
现在，让我们深入分析不同的对称和非对称加密方法。 但首先，让我们定义一下数据加密算法。
什么是加密算法？
加密算法是一套数学规则和程序，用于将明文（未加密）数据转换为密文（加密）数据，使未经授权的各方在没有适当解密密钥的情况下难以获取或理解原始信息。
您可能想知道，加密和加密算法之间有什么区别？
简单地说，加密是通过转换确保数据安全的广义概念，而加密算法则是用于执行转换的特定加密技术或方法。
根据安全性、速度和资源要求，不同的加密算法更适合特定的数据类型或应用。 例如，对称密钥算法速度快，但数据传输的安全性较低。 非对称密钥算法更适合对传输中的数据进行加密，但速度较慢。
最后，散列函数根据数据创建固定长度的散列代码。 它们适用于数据完整性验证。
多年来，加密方法已从凯撒密码等简单的置换密码发展到 DES、AES、RSA 和 ECC 等现代加密算法。
随着时间的推移，后量子加密技术和区块链技术将塑造未来加密过程的面貌。
加密算法类型
在当今的数字世界中，加密技术通过将信息转换为需要正确密钥才能还原为原始信息的加密格式，来帮助保护信息。 加密方法的选择直接影响到这一过程的安全性。
加密策略的选择取决于具体的使用情况，并兼顾安全性、速度和其他要求。
随着计算机变得越来越强大，曾经安全的旧算法现在很容易受到攻击。 例如，在 20 世纪 70 年代广泛使用的数据加密标准（DES）现在可以被现代计算机较快地破解。 因此，选择一种强大的加密技术，如高级加密标准（AES），将有助于您避免潜在的威胁。
现代数据加密标准可确保即使攻击者获取了加密数据，如果没有适当的密钥，他们也需要大量的时间和计算能力才能解密。
因此，加密算法的选择是数据安全的基础，掌握最新的数据加密方法对维护数字隐私至关重要。
对称加密算法
主要有两种对称加密方法：分块密码和流密码。
区块密码将数据分成固定大小的区块进行加密，因此适用于文件等结构化数据。 它们是可预测的，但如果使用不当，可能会有漏洞。 AES 是一种著名的块状密码。
另一方面，流密码对数据进行逐位加密，是语音或视频等实时流的理想选择。 它们效率高，但需要发送方和接收方同步，以避免数据错误。
对称加密的一个共同挑战是密钥管理，因为安全地共享和存储秘钥至关重要，尤其是在大规模系统中。 确保密钥安全生成、定期更新，并存放在安全地点，限制访问。
现在我们来看看一些常见的对称加密算法：
三重数据加密标准（Triple DES，或 3DES 或 TDES）
三重数据加密标准（3DES）是一种历史悠久的对称算法。 它起源于 20 世纪 90 年代末对原始数据加密标准（DES）的增强，以解决其易受暴力攻击的问题。 3DES 对每个数据块应用三次 DES 算法，通过多轮加密提供更高的安全性。
3DES 的优势在于与原始 DES 向后兼容，因此可以轻松升级旧系统。 不过，它的主要缺点是由于需要进行多轮加密，处理速度相对较慢，因此与更现代的加密系统相比效率较低。
因此，在 2000 年代初，加密界更倾向于使用安全性更高的 AES，这使得 3DES 在当代数据加密实践中逐渐被淘汰。
高级加密标准（AES）
高级加密标准（AES）于 2001 年问世，取代了老旧的 DES 标准。 它通过不同加密方法的激烈竞争，确定了适合各种应用的稳健标准。 Rijndael 是一种对称密钥块密码，它最终胜出，成为 AES 的基础。
AES 加密根据加密密钥长度提供不同的安全级别，有 128 位、192 位和256 位密钥。 128 位密钥适用于大多数应用。 192 位和 256 位密钥具有更高的安全性，是保护更敏感和关键数据的理想选择。
如今，AES 对称算法可保护各种应用程序和系统，从确保互联网上敏感数据的通信安全到加密存储中的敏感信息。 它集安全性和高效性于一身，成为现代加密方法的基石，从电子商务交易到敏感数据的安全传输，都能确保数据的保密性和完整性。
Blowfish
Blowfish 是布鲁斯-施奈尔于 1993 年设计的一种块状密码对称加密方法。 它因其简单、快速和安全功能而广受欢迎。 Blowfish 适用于需要快速加密和解密的应用，如确保磁盘驱动器或网络通信数据的安全。
该算法可灵活适应 32 至 448 位的密钥大小。 虽然 Blowfish 多年来一直表现出强大的安全性，但在某些情况下，其较小的区块大小也是一个潜在的漏洞。
如今，有了更先进的加密算法和更大的区块大小，Blowfish 有限的区块大小对于某些安全关键型应用来说是一种限制。 因此，AES 等其他算法因其在高安全性环境中的广泛应用而声名鹊起。
双鱼
Twofish 是 Blowfish 的后继者。 它是 20 世纪 90 年代末开发的一种对称密钥块密码算法，以其安全特性而闻名。 它支持 128、192 和 256 位密钥大小，提供一系列安全选项。 它的 128 位区块大小比 Blowfish 更大，可提供更高的安全性。
Twofish 还采用了一种广受赞誉的密钥白化技术，使其更能抵御特定攻击。 它的安全性和适应性使其成为各种加密应用的理想选择，尤其是当用户需要在安全性和性能之间取得平衡时。
虽然 Twofish 是一种可靠的加密方法，有很多优点，但与 AES 加密等更简单的替代方法相比，它的实现相对复杂，因此其应用仍然有限。
格式保存加密（FPE）
格式保留加密（FPE）是一种在加密数据的同时保留其原始格式的技术，例如信用卡号、日期或社会安全号。 FPE 用于金融和医疗保健等行业，在加密过程中保持数据格式的完整性，使其与现有系统和流程兼容。
传统的数据加密方法通常会产生较长或格式发生重大改变的密文，而 FPE 则不同，它能确保加密信息保持相同的数据类型、长度和结构特征。
FPE 可保护医疗记录编号或生日等敏感数据，并保持相同的格式，以便与电子健康记录无缝集成。
现在我们来谈谈不同类型的非对称加密算法。
非对称加密算法
如你所知，在非对称加密中，我们使用两个密钥。 公开密钥人人皆知，而私人密钥则要保密。 私人密钥是唯一能解密使用公开密钥加密的信息的密钥。
非对称加密比对称加密慢，因为它涉及使用两个独立密钥对数据进行加密和解密的更复杂的数学运算。 后者使用单一密钥进行数据加密和解密，使加密过程更快。
以下是最常见的非对称加密方法：
Rivest Shamir Adleman (RSA)
Rivest Shamir Adleman (RSA)是一种非对称加密算法，由 Ron Rivest、Adi Shamir 和 Leonard Adleman 于 1977 年创建。 它是 SSL/TLS 协议不可或缺的组成部分，可确保互联网上数据传输的安全性。
RSA 擅长安全数据加密和数字签名。 它被广泛采用并兼容。 然而，由于计算能力的进步，它需要定期增加密钥大小，而密钥管理对安全性至关重要。
RSA 的安全性依赖于大数因式分解的难度，而未来的量子计算机可能会构成威胁。 密钥管理不善也会导致漏洞。
椭圆曲线加密（ECC）
椭圆曲线加密法（ECC）是一种非对称加密方法，它不同于其他数据加密技术，因为它不依赖于大数问题。 相反，它使用的是曲线数学。
ECC 具有显著优势，尤其是在资源有限的环境中。 与 RSA 加密等传统方法不同，它能以更短的密钥长度提供更高的安全性。
由于 ECC 的计算和带宽效率更高，因此非常适合处理能力和内存有限的设备，如手机和物联网设备。
Diffie-Hellman
Diffie-Hellman 算法由 Diffie 和 Hellman 于 1976 年创建，允许双方通过不安全的信道创建共享秘密。 他们就质数达成一致，计算出公共密钥，并利用这些密钥获得共享秘密，从而在不通过不安全信道传输的情况下进行安全通信。
Diffie-Hellman 的主要用途包括在加密通信中建立安全通道，如确保互联网数据传输安全的 SSL/TLS。 VPN 和信息应用程序也在使用它。
中间人攻击是 Diffie-Hellman 的一个漏洞。 缓解策略包括数字证书和用于身份验证的互联网密钥交换（IKE）等协议。 长质数还能加强安全性。
数字签名算法 (DSA)
现在，让我们深入探讨数字签名算法（DSA），它建立在上一个子课题所讨论的概念基础之上。
DSA 使用私钥创建数字签名（称为数字印章），以确保信息的真实性。 收件人使用公钥验证这些签名，确保信息的完整性和来源。 与注重保密性的 RSA 加密不同，DSA 专注于数据的完整性和真实性。
DSA 可确保政府、金融和安全应用中电子邮件交换、软件更新和数字签名的安全。 它所担心的问题包括私钥泄露的风险和潜在的效率问题。
常见问题
什么是最佳加密算法？
最佳加密算法取决于您的具体使用情况和要求。
什么是最佳对称加密算法？
最佳的对称加密算法是 AES，其安全性、速度和采用率得到广泛认可
什么是最佳非对称加密算法？
RSA 是最好的非对称加密技术，以其强大的安全性和在安全密钥交换和数字签名等任务中的多功能性而著称。
什么是最安全的加密算法？
在正确实施的情况下，最强的加密算法是 AES-256。
什么是最快的加密算法？
Blowfish 算法比其他算法更快。
结论
在结束本文之前，你应该已经了解了加密的基础知识及其工作原理。 请记住，加密主要有两种类型：对称加密和非对称加密。
我们可以使用 AES、RSA 和 DES 等加密算法确保数据安全，从而提供最强大、最有效的保护。 此外，我们还可以将不同的数据加密方法结合起来，以达到更好的效果。
您知道吗，根据最近的一项调查，71% 的人担心自己的网络隐私？ 保护敏感数据的重要性比以往任何时候都更加突出。
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掌握信息，确保安全！
