加密算法的歷史

加密算法最早誕生在什么時候？是在計算機出現(xiàn)之后嗎？不不不，早在古羅馬時期，加密算法就被應(yīng)用于戰(zhàn)爭當中。

在大規(guī)模的戰(zhàn)爭中，部隊之間常常需要信使往來，傳遞重要的軍事情報。

這樣一來，我方部隊就完全落入到了敵方的陷阱之中。這種攔截并篡改信息的手法，在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域被稱為中間人攻擊。

怎樣防止這種情況的發(fā)生呢？不讓信使被敵人抓獲？這個肯定是無法絕對避免的。

那么我們不妨換個角度，讓敵人即使截獲了軍事情報，也看不懂里面的內(nèi)容，這就是對信息的加密。

如何進行加密呢？古人想出了一種非常樸素的加密方法，被稱為凱撒密碼。加密的原理就像下圖這樣：

如圖所示，圖中第一行的字母代表信息的“明文”，第二行字母代表信息的密文。這個加密算法十分簡單，就是選擇一個偏移量（這里的偏移量是2），把明文當中的所有字母按照字母表的順序向后偏移兩位，從而生成密文。比如：

原文的字母A，對應(yīng)的密文是字母C。

原文的字母D，對應(yīng)的密文是字母F。

原文的單詞Java，對應(yīng)的密文是Lcxc。

這樣一來，敵方看到信使的情報內(nèi)容，就徹底蒙逼了。相應(yīng)的，我軍事先約定好了密文通信的偏移量，當友軍收到情報以后，把密文的所有字母向前偏移兩位，就還原成了明文，這個過程叫做解密。

但是，這種加密方法真的百分百保險嗎？并不是。

在英語的26個字母中，出現(xiàn)頻率最高的字母是e。如果敵人截獲了情報，發(fā)現(xiàn)這段看不懂的密文當中出現(xiàn)頻率最高的字母是g，由于e和g相差兩個字母，就可以猜測出我軍的密文通信很可能選擇2作為偏移量。這樣一來，我軍的密碼就被破解了。

最不濟，敵人可以把每一種偏移量都嘗試一遍（26個字母，最多25種偏移），終究可以試出符合正常語法的偏移量。這種方式被稱為暴力破解。

****加密算法的種類****

在如今的信息安全領(lǐng)域，有各種各樣的加密算法凝聚了計算機科學(xué)家門的智慧。從宏觀上來看，這些加密算法可以歸結(jié)為三大類：哈希算法、對稱加密算法、非對稱加密算法。

1.哈希算法

從嚴格意義上來說，哈希算法并不屬于加密算法，但它在信息安全領(lǐng)域起到了很重要的作用。

哈希算法能做什么用呢？其中一個重要的作用就是生成信息摘要，用以驗證原信息的完整性和來源的可靠性。

讓我們來舉個栗子：

在某個互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用上，有用戶下單買了東西，于是應(yīng)用需要通知支付寶，并告訴支付寶商戶ID、支付金額等等信息。

支付寶怎么知道這個請求是真的來自該應(yīng)用，并且沒有被篡改呢？

請求的發(fā)送方把所有參數(shù)，外加雙方約定的Key（例子中Key=abc）拼接起來，并利用哈希算法生成了一段信息摘要：

Hash（1234_100_abc） = 948569CD3466451F

而請求的接收方在接到參數(shù)和摘要之后，按照同樣的規(guī)則，也把參數(shù)和Key拼接起來并生成摘要：

Hash（1234_100_abc） = 948569CD3466451F

如果最終發(fā)現(xiàn)兩端信息摘要一致，證明信息沒有被篡改，并且來源確實是該互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。（只要參數(shù)修改了一點點，或者Key不一樣，那么生成的信息摘要就會完全不同）

生成信息摘要的過程叫做簽名，驗證信息摘要的過程叫做驗簽。

哈希算法包含哪些具體的算法呢？其中最著名的當屬MD5算法。后來，人們覺得MD5算法生成的信息摘要太短（128位），不夠安全，于是又有了SHA系列算法。

2.對稱加密算法

哈希算法可以解決驗簽的問題，卻無法解決明文加密的問題。這時候，就需要真正的加密算法出場了。

什么是對稱加密呢？這個概念很好理解：

如圖所示，一段明文通過密鑰進行加密，可以生成一段密文；這段密文通過同樣的密鑰進行解密，可以還原成明文。這樣一來，只要雙方事先約定好了密鑰，就可以使用密文進行往來通信。

除了通信過程中的加密以外，數(shù)據(jù)庫存儲的敏感信息也可以通過這種方式進行加密。這樣即使數(shù)據(jù)泄露到了外界，泄露出去的也都是密文。

對稱加密包含哪些具體的算法呢？在早期，人們使用DES算法進行加密解密；后來，人們覺得DES不夠安全，發(fā)明了3DES****算法；而如今，最為流行的對稱加密算法是AES算法。

不知道讀者中有多少人曾經(jīng)接觸過歐盟的GDPR法案，為了遵從該法案，有的企業(yè)就曾經(jīng)將數(shù)據(jù)庫中的敏感信息使用3DES進行加密。

總而言之，對稱算法的好處是加密解密的效率比較高。相應(yīng)的，對稱算法的缺點是不夠安全。為什么呢？通信雙方約定的密鑰是相同的，只要密鑰本身被任何一方泄露出去，通信的密文就會被破解；此外，在雙方建立通信之初，服務(wù)端把密鑰告訴給客戶端的時候，也有被攔截到的危險。

為了解決這一痛點，非對稱加密就登場了。

3.非對稱加密算法

什么又是非對稱加密呢？在剛剛接觸到的時候，或許你會覺得這種算法有些古怪：

如圖所示，在非對稱加密中存在一對密鑰，其中一個叫做公鑰，另一個叫做私鑰。在加密解密的過程中，我們既可以使用公鑰加密明文，使用私鑰解密密文；也可以使用私鑰加密明文，使用公鑰解密密文。

這樣設(shè)計有什么好處呢？看看通信的過程就知道了：

1.在雙方建立通信的時候，服務(wù)端只要把公鑰告訴給客戶端，自己保留私鑰。

2.客戶端利用獲得的公鑰。加密另外一個密鑰X（可以是對稱加密的密鑰），發(fā)送給服務(wù)端。

3.服務(wù)端獲得消息后，用自己的私鑰解密，得到里面隱含的密鑰X。

4.從此以后，雙方可以利用密鑰X進行對稱加密的通信了。

在這個過程中，即使公鑰被第三方截獲，甚至后續(xù)的所有通信都被截獲，第三方也無法進行破解。因為第二步利用公鑰加密的消息，只有私鑰才能解開，所以第三方永遠無法知道密鑰X是什么。

非對稱加密算法的代表有哪些呢？最著名的當屬RSA算法。

既然非對稱加密這么強大，是不是沒有缺點呢？也不是。非對稱加密最大的問題，就是性能較差，無法應(yīng)用于長期的通信。