單元二 密碼學(xué)基礎(chǔ)

單元二

密碼學(xué)基礎(chǔ)

CONTENTS目錄哈希算法非對稱加密算法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，指的是把任意長度的輸入轉(zhuǎn)換成固定長度輸出的一種方法。輸入可以是任何形式、任何長度的數(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)通過哈希函數(shù)之后，會得到一個(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)候會稱哈希函數(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哈希算法得到一個(gè)輸出的哈希值，但是沒有辦法通過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，主流編程語言普遍已實(shí)現(xiàn)MD5。MD5SHA-256（SecureHashAlgorism-256）中，無論輸入數(shù)據(jù)大小，都會輸出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），是中華人民共和國政府采用的一種哈希函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，其算法公開。該函數(shù)輸出的摘要值長度為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)用場景場景一：當(dāng)我們在一個(gè)網(wǎng)站注冊賬號的時(shí)候?qū)峤挥脩裘兔艽a。在存儲這類數(shù)據(jù)時(shí)，網(wǎng)站會把用戶名直接保存到網(wǎng)站公司的數(shù)據(jù)庫中，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，類似于“數(shù)字指紋”。哈希算法的應(yīng)用場景場景二從多個(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非對稱加密算法密碼學(xué)概念加密指的是通過一些特殊的算法將原始數(shù)據(jù)信息（也稱為明文）處理為不可讀的代碼（也稱為密文）的過程。只有擁有相對應(yīng)密鑰的用戶，才能輕松地將密文還原為明文，而這個(gè)過程也叫作解密。加密算法分類在如今的信息安全領(lǐng)域里，加密的算法種類和數(shù)量非常多。常見的加密算法分為三大類：哈希算法對稱加密算法非對稱加密算法對稱加密算法的概念在對稱加密算法中，加密者和解密者會使用同樣的或者本質(zhì)上相同的密鑰對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行加密和解密。對稱加密算法的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：簡單

加密、解密的處理速度快使用長密鑰時(shí)，會很難被破解缺點(diǎn)：密鑰管理非對稱加密算法的概念非對稱加密算法中，解密密鑰和加密密鑰是不同的。這組密鑰對中，一個(gè)是公開密鑰（public

key，簡稱公鑰），一個(gè)是私有密鑰（privatekey，簡稱私鑰）。而且這組密鑰對有一個(gè)重要特征，即很難通過公鑰反推出私鑰。非對稱加密算法的應(yīng)用公鑰加密，私鑰驗(yàn)簽非對稱加密算法應(yīng)用私鑰加密，公鑰驗(yàn)簽非對稱加密的典型算法1977年，非對稱加密算法RSA被構(gòu)造出來。RSA這一名稱是由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數(shù)的計(jì)算困難性。ECC算法相比于RSA算法，在提供相當(dāng)