Java 进阶 (八)Java 加密技术之对称加密、非对称加密、不可逆加密算法

作者：No Silver Bullet

• 2022 年 9 月 07 日上海
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根据密钥类型不同可以将现代密码技术分为两类：对称加密算法（私钥密码体系）和非对称加密算法（公钥密码体系）。

一、对称加密算法

原理

对称加密算法中，数据加密和解密采用的都是同一个密钥，因而其安全性依赖于所持有密钥的安全性。

优点

加密和解密速度快，加密强度高，且算法公开。

缺点

实现密钥分发困难，在大量用户的情况下密钥管理复杂，而且无法完成身份认证等功能，不便于应用在网络开放的环境中。

特点

算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。

1.1 著名算法

目前最著名的对称加密算法有数据加密标准DES,但传统的DES由于只有 56 位的密钥，因此已经不适应当今分布式开放网络对数据加密安全性的要求。欧洲数据加密标准IDEA等，目前加密强度最高的对称加密算法是高级加密标准AES，AES提供 128 位密钥，128 位 AES 的加密强度是 56 位DES加密强度的 1021 倍还多。。

1.2 过程

对称加密算法过程是将数据发信方将明文（原始数据）和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后，使其变成复杂的加密密文发送出去。收信方收到密文后，若想解读原文，则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密，才能使其恢复成可读明文。在对称加密算法中，使用的密钥只有一个，发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密，这就要求解密方事先必须知道加密密钥。

不足之处是，交易双方都使用同样钥匙，安全性得不到保证。假设两个用户需要使用对称加密方法加密然后交换数据，则用户最少需要 2 个密钥并交换使用，如果企业内用户有 n 个，则整个企业共需要n×(n-1) 个密钥。

二、非对称加密算法

原理

非对称加密算法使用两把完全不同但又是完全匹配的一对钥匙（即一把公开密钥或加密密钥和专用密钥或解密密钥）—公钥和私钥。在使用不对称加密算法加密文件时，只有使用匹配的一对公钥和私钥，才能完成对明文的加密和解密过程。加密明文时采用公钥加密，解密密文时使用私钥才能完成，而且发信方（加密者）知道收信方的公钥，只有收信方（解密者）才是唯一知道自己私钥的人。

非对称加密算法的基本原理是，如果发信方想发送只有收信方才能解读的加密信息，发信方必须首先知道收信方的公钥，然后利用收信方的公钥来加密原文；收信方收到加密密文后，使用自己的私钥才能解密密文。

优点

非对称加密算法的保密性比较好，它消除了最终用户交换密钥的需要。

缺点

加密和解密花费时间长、速度慢，它不适合于对文件加密而只适用于对少量数据进行加密。

2.1 著名算法

广泛应用的非对称加密算法有RSA算法和美国国家标准局提出的DSA。

三、不可逆加密算法

原理

不可逆加密算法的特征是加密过程中不需要使用密钥，输入明文后由系统直接经过加密算法处理成密文，这种加密后的数据是无法被解密的，只有重新输入明文，并再次经过同样不可逆的加密算法处理，得到相同的加密密文并被系统重新识别后，才能真正解密。显然，在这类加密过程中，加密是自己，解密还得是自己，而所谓解密，实际上就是重新加一次密，所应用的“密码”也就是输入的明文。

优点

不可逆加密算法不存在密钥保管和分发问题，非常适合在分布式网络系统上使用。

缺点

因加密计算复杂，工作量相当繁重，通常只在数据量有限的情形下使用，如广泛应用在计算机系统中的口令加密，利用的就是不可逆加密算法。近年来，随着计算机系统性能的不断提高，不可逆加密的应用领域正在逐渐增大。

3.1 著名算法

在计算机网络中应用较多不可逆加密算法的有 RSA 公司发明的MD5算法和由美国国家标准局建议的不可逆加密标准SHS(Secure Hash Standard:安全杂乱信息标准)等。

对称加密算法、非对称加密算法和不可逆加密算法可以分别应用于数据加密、身份认证和数据安全传输。