對稱加密與非對稱加密


(一)對稱加密(Symmetric Cryptography)

對稱加密是最快速、最簡單的一種加密方式,加密(encryption)與解密(decryption)用的是同樣的密鑰(secret key)。對稱加密有很多種算法,由於它效率很高,所以被廣泛使用在很多加密協議的核心當中。

對稱加密通常使用的是相對較小的密鑰,一般小於256 bit。因爲密鑰越大,加密越強,但加密與解密的過程越慢。如果你只用1 bit來做這個密鑰,那***們可以先試着用0來解密,不行的話就再用1解;但如果你的密鑰有1 MB大,***們可能永遠也無法破解,但加密和解密的過程要花費很長的時間。密鑰的大小既要照顧到安全性,也要照顧到效率,是一個trade-off。

2000年10月2日,美國國家標準與技術研究所(NIST--American National Institute of Standards and Technology)選擇了Rijndael算法作爲新的高級加密標準(AES--Advanced Encryption Standard)。.NET中包含了Rijndael算法,類名叫RijndaelManaged,下面舉個例子。

加密過程:

 

複製代碼

        private string myData = "hello";        private string myPassword = "OpenSesame";        private byte[] cipherText;        private byte[] salt = { 0x0, 0x1, 0x2, 0x3, 0x4, 0x5, 0x6, 0x5, 0x4, 0x3, 0x2, 0x1, 0x0 };            

        private void mnuSymmetricEncryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
        {            var key = new Rfc2898DeriveBytes(myPassword, salt);            // Encrypt the data.
            var algorithm = new RijndaelManaged();
            algorithm.Key = key.GetBytes(16);
            algorithm.IV = key.GetBytes(16);            var sourceBytes = new System.Text.UnicodeEncoding().GetBytes(myData);            using (var sourceStream = new MemoryStream(sourceBytes))            using (var destinationStream = new MemoryStream())            using (var crypto = new CryptoStream(sourceStream, algorithm.CreateEncryptor(), CryptoStreamMode.Read))
            {
                moveBytes(crypto, destinationStream);
                cipherText = destinationStream.ToArray();
            }
            MessageBox.Show(String.Format("Data:{0}{1}Encrypted and Encoded:{2}", myData, Environment.NewLine, Convert.ToBase64String(cipherText)));
        }        private void moveBytes(Stream source, Stream dest)
        {            byte[] bytes = new byte[2048];            var count = source.Read(bytes, 0, bytes.Length);            while (0 != count)
            {
                dest.Write(bytes, 0, count);
                count = source.Read(bytes, 0, bytes.Length);
            }
        }

複製代碼

 

解密過程:

 

複製代碼

        private void mnuSymmetricDecryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
        {            if (cipherText == null)
            {
                MessageBox.Show("Encrypt Data First!");                return;
            }            var key = new Rfc2898DeriveBytes(myPassword, salt);            // Try to decrypt, thus showing it can be round-tripped.
            var algorithm = new RijndaelManaged();
            algorithm.Key = key.GetBytes(16);
            algorithm.IV = key.GetBytes(16);            using (var sourceStream = new MemoryStream(cipherText))            using (var destinationStream = new MemoryStream())            using (var crypto = new CryptoStream(sourceStream, algorithm.CreateDecryptor(), CryptoStreamMode.Read))
            {
                moveBytes(crypto, destinationStream);                var decryptedBytes = destinationStream.ToArray();                var decryptedMessage = new UnicodeEncoding().GetString(
                decryptedBytes);
                MessageBox.Show(decryptedMessage);
            }
        }

複製代碼

 

對稱加密的一大缺點是密鑰的管理與分配,換句話說,如何把密鑰發送到需要解密你的消息的人的手裏是一個問題。在發送密鑰的過程中,密鑰有很大的風險會被***們攔截。現實中通常的做法是將對稱加密的密鑰進行非對稱加密,然後傳送給需要它的人。

 

 

(二)非對稱加密(Asymmetric Cryptography)

非對稱加密爲數據的加密與解密提供了一個非常安全的方法,它使用了一對密鑰,公鑰(public key)和私鑰(private key)。私鑰只能由一方安全保管,不能外泄,而公鑰則可以發給任何請求它的人。非對稱加密使用這對密鑰中的一個進行加密,而解密則需要另一個密鑰。比如,你向銀行請求公鑰,銀行將公鑰發給你,你使用公鑰對消息加密,那麼只有私鑰的持有人--銀行才能對你的消息解密。與對稱加密不同的是,銀行不需要將私鑰通過網絡發送出去,因此安全性大大提高。

目前最常用的非對稱加密算法是RSA算法,是Rivest, Shamir, 和Adleman於1978年發明,他們那時都是在MIT。.NET中也有RSA算法,請看下面的例子:

加密過程:

 

複製代碼

        private byte[] rsaCipherText;        private void mnuAsymmetricEncryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
        {            var rsa = 1;            // Encrypt the data.
            var cspParms = new CspParameters(rsa);
            cspParms.Flags = CspProviderFlags.UseMachineKeyStore;
            cspParms.KeyContainerName = "My Keys";            var algorithm = new RSACryptoServiceProvider(cspParms);            var sourceBytes = new UnicodeEncoding().GetBytes(myData);
            rsaCipherText = algorithm.Encrypt(sourceBytes, true);
            MessageBox.Show(String.Format("Data: {0}{1}Encrypted and Encoded: {2}",
                myData, Environment.NewLine,
                Convert.ToBase64String(rsaCipherText)));
        }

複製代碼

 

解密過程:

 

複製代碼

        private void mnuAsymmetricDecryption_Click(object sender, RoutedEventArgs e)
        {            if(rsaCipherText==null)
            {
                MessageBox.Show("Encrypt First!");                return;
            }            var rsa = 1;            // decrypt the data.
            var cspParms = new CspParameters(rsa);
            cspParms.Flags = CspProviderFlags.UseMachineKeyStore;
            cspParms.KeyContainerName = "My Keys";            var algorithm = new RSACryptoServiceProvider(cspParms);            var unencrypted = algorithm.Decrypt(rsaCipherText, true);
            MessageBox.Show(new UnicodeEncoding().GetString(unencrypted));
        }

複製代碼

 

雖然非對稱加密很安全,但是和對稱加密比起來,它非常的慢,所以我們還是要用對稱加密來傳送消息,但對稱加密所使用的密鑰我們可以通過非對稱加密的方式發送出去。爲了解釋這個過程,請看下面的例子:

(1) Alice需要在銀行的網站做一筆交易,她的瀏覽器首先生成了一個隨機數作爲對稱密鑰。

(2) Alice的瀏覽器向銀行的網站請求公鑰。

(3) 銀行將公鑰發送給Alice。

(4) Alice的瀏覽器使用銀行的公鑰將自己的對稱密鑰加密。

(5) Alice的瀏覽器將加密後的對稱密鑰發送給銀行。

(6) 銀行使用私鑰解密得到Alice瀏覽器的對稱密鑰。

(7) Alice與銀行可以使用對稱密鑰來對溝通的內容進行加密與解密了。

 

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(三)總結

(1) 對稱加密加密與解密使用的是同樣的密鑰,所以速度快,但由於需要將密鑰在網絡傳輸,所以安全性不高。

(2) 非對稱加密使用了一對密鑰,公鑰與私鑰,所以安全性高,但加密與解密速度慢。

(3) 解決的辦法是將對稱加密的密鑰使用非對稱加密的公鑰進行加密,然後發送出去,接收方使用私鑰進行解密得到對稱加密的密鑰,然後雙方可以使用對稱加密來進行溝通。


本文轉載,原著:http://www.cnblogs.com/jfzhu/p/4020928.html

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