對(duì)稱加密算法介紹
admin 對(duì)稱加密算法是一種隱藏?cái)?shù)據(jù)含義的數(shù)據(jù)變換機(jī)制，該算法提供兩個(gè)函數(shù):數(shù)據(jù)加密和數(shù)據(jù)解密。
它們之所以稱為對(duì)稱的，是因?yàn)橄l(fā)送方和接收方必須使用相同的密鑰來加密和解密數(shù)據(jù)。
加密函數(shù)將數(shù)據(jù)和密鑰值作為輸入，生成并輸出與輸入消息大致等長(zhǎng)的隨機(jī)字節(jié)序列;解密函數(shù)與加密函數(shù)同樣重要，它以加密函數(shù)輸出的隨機(jī)字節(jié)序列和加密函數(shù)使用的密鑰作為輸入，生成原始數(shù)據(jù)。
“對(duì)稱”一詞是指，要成功地解密數(shù)據(jù)，必須使用用于數(shù)據(jù)加密的密鑰值來解密。
對(duì)稱加密算法旨在保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性。例如，如果Alice要向Bob發(fā)送一份機(jī)密文檔，可以使用電子郵件;然而電子郵件的隱私性和明信片一樣差。為防止未知方打開該文檔，Ali ce可以使用對(duì)稱加密算法和適當(dāng)?shù)拿荑€來加密數(shù)據(jù)，然后通過電子郵件將其發(fā)送出去。在郵件發(fā)送至Bob的過程中任何打開郵件的人看到的只是隨機(jī)字節(jié)序列，而不是機(jī)密文檔。Bob收到加密郵件后，將數(shù)據(jù)和Alice使用的密鑰值輸入Alice使用的對(duì)稱加密算法的解密函數(shù)，該函數(shù)將輸出原始數(shù)據(jù)，即機(jī)密文檔。
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最簡(jiǎn)單的對(duì)稱密鑰加密算法凱撒加密算法
一種簡(jiǎn)單的對(duì)稱密鑰加密算法是旋轉(zhuǎn)加密算法，也稱為凱撒加密算法。這種算法是這樣加密數(shù)據(jù)的:將每個(gè)字母替換為其后的第n個(gè)字母。例如，如果n（廣義“密鑰值”）等于3， 那么用字母D代替字母A，用字母E代替字母B，用字母F代替字母C，依此類推。對(duì)于字母表末尾的字母，則繞回到開頭，用字母Z代替字母W，字母A代替字母X，字母B代替字母Y，字母C代 替字母Z等。
因此，當(dāng)使用密鑰值為7的旋轉(zhuǎn)加密算法來加密明文消息“WINNERS USE JAVA” 時(shí)，密文為“DPUULYZ BZL QHCH”。即使沒有計(jì)算機(jī)協(xié)助，攻擊者也能輕易破解旋轉(zhuǎn)加密算 法，因?yàn)橹恍鑷L試所有可能的密鑰值（只有26種），便能破解密加密數(shù)據(jù)。
然而，也有很多經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)的對(duì)稱加密算法可供選擇，如DES、IDEA、AES（Rijndael ）、Twofish和RC2等。對(duì)于對(duì)稱加密算法，和任何加密算法一樣，明智的開發(fā)人員會(huì)選擇一種經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)的算法，而不是從頭開發(fā)。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)的算法都經(jīng)過大量的詳 細(xì)審查，如Rijndael和Twofish算法，有很多算法因?yàn)槁┒春腿觞c(diǎn)而被淘汰了［RSA02］。
對(duì)稱加密算法有兩種:塊加密算法和流加密算法。
塊加密算法每次加密一個(gè)數(shù)據(jù)塊（通常 為8或16字節(jié)）;流加密算法是相對(duì)較新的算法，通常比塊加密算法快。但塊加密算法更常用 ，這可能是由于它們已使用了較長(zhǎng)時(shí)間，可免費(fèi)使用的算法很多［RSA02］。塊加密算法的例子有DES、IDEA、AES（Rijindael）和Blowfish;流加密算法的例子有RC4和WAKE。由于與SSL 一起用于所有Web瀏覽器中，Ron Rivest的RC4是應(yīng)用最廣泛的流加密算法，但要采用該算法 必須有RSA公司的許可證。在某些模式下，塊加密算法能模擬流加密算法的行為。
高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)（Advanced Encryption Standard，AES）
在對(duì)稱加密算法中，對(duì)AES應(yīng)特別予以關(guān)注，因?yàn)樗讶〈鶧ES成為美國(guó)政府認(rèn)可的對(duì)稱 加密算法標(biāo)準(zhǔn)。AES算法稱為“Rijndael”，其發(fā)明者是比利時(shí)密碼學(xué)家Joan Daemen和Vinc ent Rijmen，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所（NIST）從21種加密算法中將其挑選出來。
自1977年以來，DES一直都是美國(guó)聯(lián)邦政府加密敏感信息的標(biāo)準(zhǔn)方法［AES01］。但是隨著計(jì)算能力的不斷提高，DES也逐漸滑向極易攻破的危險(xiǎn)境地。1987年，美國(guó)政府啟動(dòng)了旨在標(biāo)準(zhǔn)化 加密算法的Capstone項(xiàng)目，其中還包括稱為Skipjack的算法，但由于該算法是保密的，密碼 學(xué)家不能分析其弱點(diǎn)，鑒于此以及其他一些情況［RSA03］），雖然Skipjack算法最終于199 8年公開發(fā)表了，但還是未能得到廣泛普及［Schneier04］。
1997年，NIST宣布將DES的替代算法命名為AES，并將從公開參選的多種算法中甄選，任何人都可以遞交參選算法，任何算法都將公諸于眾，并將根據(jù)多種評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)（包括運(yùn)算速度 和操作的簡(jiǎn)易度）來決出勝出者。2000年10月2日，Rijndael算法擊敗決賽對(duì)手Bruce Schne ier的Twofish算法和Ron Rivest的RC6算法脫穎而出。Rijndael是一種塊加密算法，其密鑰長(zhǎng) 度為128、192或256位，塊長(zhǎng)度為128、192或256位。
AES競(jìng)賽是計(jì)算機(jī)安全領(lǐng)域中一項(xiàng)里程碑式的活動(dòng)，它體現(xiàn)了對(duì)一項(xiàng)重要概念的認(rèn)同，即 從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，公開審查的加密算法比秘密開發(fā)的算法更加安全。
