非对称加密和对称加密、ASE加密、openssl方法加密。
来源:互联网 发布:hive sql insert into 编辑:程序博客网 时间:2024/06/11 11:31
前言:没有牢不可破的加密手段,只要破解的开销大于收益,那么就是成功的加密。(一)对称加密(Symmetric Cryptography)对称加密是最快速、最简单的一种加密方式,加密(encryption)与解密(decryption)用的是同样的密钥(secret key),这种方法在密码学中叫做对称加密算法。对称加密有很多种算法,由于它效率很高,所以被广泛使用在很多加密协议的核心当中。对称加密通常使用的是相对较小的密钥,一般小于256 bit。因为密钥越大,加密越强,但加密与解密的过程越慢。如果你只用1 bit来做这个密钥,那黑客们可以先试着用0来解密,不行的话就再用1解;但如果你的密钥有1 MB大,黑客们可能永远也无法破解,但加密和解密的过程要花费很长的时间。密钥的大小既要照顾到安全性,也要照顾到效率,是一个trade-off。2000年10月2日,美国国家标准与技术研究所(NIST--American National Institute of Standards and Technology)选择了Rijndael算法作为新的高级加密标准(AES--Advanced Encryption Standard)。.NET中包含了Rijndael算法,类名叫RijndaelManaged,下面举个例子。对称加密的一大缺点是密钥的管理与分配,换句话说,如何把密钥发送到需要解密你的消息的人的手里是一个问题。在发送密钥的过程中,密钥有很大的风险会被黑客们拦截。现实中通常的做法是将对称加密的密钥进行非对称加密,然后传送给需要它的人。(二)非对称加密(Asymmetric Cryptography)1976年,美国学者Dime和Henman为解决信息公开传送和密钥管理问题,提出一种新的密钥交换协议,允许在不安全的媒体上的通讯双方交换信息,安全地达成一致的密钥,这就是“公开密钥系统”。相对于“对称加密算法”这种方法也叫做“非对称加密算法”。非对称加密为数据的加密与解密提供了一个非常安全的方法,它使用了一对密钥,公钥(public key)和私钥(private key)。私钥只能由一方安全保管,不能外泄,而公钥则可以发给任何请求它的人。非对称加密使用这对密钥中的一个进行加密,而解密则需要另一个密钥。比如,你向银行请求公钥,银行将公钥发给你,你使用公钥对消息加密,那么只有私钥的持有人--银行才能对你的消息解密。与对称加密不同的是,银行不需要将私钥通过网络发送出去,因此安全性大大提高。目前最常用的非对称加密算法是RSA算法,是Rivest, Shamir, 和Adleman于1978年发明,他们那时都是在MIT。虽然非对称加密很安全,但是和对称加密比起来,它非常的慢,所以我们还是要用对称加密来传送消息,但对称加密所使用的密钥我们可以通过非对称加密的方式发送出去。为了解释这个过程,请看下面的例子:(1) Alice需要在银行的网站做一笔交易,她的浏览器首先生成了一个随机数作为对称密钥。(2) Alice的浏览器向银行的网站请求公钥。(3) 银行将公钥发送给Alice。(4) Alice的浏览器使用银行的公钥将自己的对称密钥加密。(5) Alice的浏览器将加密后的对称密钥发送给银行。(6) 银行使用私钥解密得到Alice浏览器的对称密钥。(7) Alice与银行可以使用对称密钥来对沟通的内容进行加密与解密了。(三)总结(1) 对称加密加密与解密使用的是同样的密钥,所以速度快,但由于需要将密钥在网络传输,所以安全性不高。(2) 非对称加密使用了一对密钥,公钥与私钥,所以安全性高,但加密与解密速度慢。(3) 解决的办法是将对称加密的密钥使用非对称加密的公钥进行加密,然后发送出去,接收方使用私钥进行解密得到对称加密的密钥,然后双方可以使用对称加密来进行沟通。
ASE加密:高级加密标准在密码学中又称Rijndael加密法,是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。这个标准用来替代原先的DES,已经被多方分析且广为全世界所使用。
高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。AES的区块长度固定为128 比特,密钥长度则可以是128,192或256比特;PHP的openssl加密扩展使用小结
引言
互联网的发展史上,安全性一直是开发者们相当重视的一个主题,为了实现数据传输安全,我们需要保证:数据来源(非伪造请求)、数据完整性(没有被人修改过)、数据私密性(密文,无法直接读取)等。虽然现在已经有SSL/TLS协议实现的HTTPS协议,但是因在客户端上依赖浏览器的正确实现,而且效率又很低,所以一般的敏感数据(如交易支付信息等)还是需要我们使用加密方法来手动加密。
虽然对于一般的WEB开发人员来说,大可不必深入了解一些安全相关的底层技术,但学习加密基础知识,使用现有加密相关工具却十分必要。由于工作需要,自己看了些加密相关文章,结合自己的使用经历,完成此文。
加密基础
学习如何使用加密之前,我们需要了解一些加密相关的基础知识。
加密算法一般分为两种:对称加密算法和非对称加密算法。
对称加密
对称加密算法是消息发送者和接收者使用同一个密匙,发送者使用密匙加密了文件,接收者使用同样的密匙解密,获取信息。常见的对称加密算法有:des/aes/3des.
对称加密算法的特点有:速度快,加密前后文件大小变化不大,但是密匙的保管是个大问题,因为消息发送方和接收方任意一方的密匙丢失,都会导致信息传输变得不安全。
非对称加密
与对称加密相对的是非对称加密,非对称加密的核心思想是使用一对相对的密匙,分为公匙和私匙,私匙自己安全保存,而将公匙公开。公钥与私钥是一对,如果用公钥对数据进行加密,只有用对应的私钥才能解密;如果用私钥对数据进行加密,那么只有用对应的公钥才能解密。发送数据前只需要使用接收方的公匙加密就行了。常见的非对称加密算法有RSA/DSA:
非对称加密虽然没有密匙保存问题,但其计算量大,加密速度很慢,有时候我们还需要对大块数据进行分块加密。
数字签名
为了保证数据的完整性,还需要通过散列函数计算得到一个散列值,这个散列值被称为数字签名。其特点有:
- 无论原始数据是多大,结果的长度相同的;
- 输入一样,输出也相同;
- 对输入的微小改变,会使结果产生很大的变化;
- 加密过程不可逆,无法通过散列值得到原来的数据;
常见的数字签名算法有md5,hash1等算法。
PHP的openssl扩展
openssl扩展使用openssl加密扩展包,封装了多个用于加密解密相关的PHP函数,极大地方便了对数据的加密解密。 常用的函数有:
对称加密相关:
string openssl_encrypt ( string $data , string $method , string $password)
其中$data为其要加密的数据,$method是加密要使用的方法,$password是要使用的密匙,函数返回加密后的数据;
其中$method列表可以使用openssl_get_cipher_methods()来获取,我们选取其中一个使用,$method列表形如:
Array( 0 => aes-128-cbc, // aes加密 1 => des-ecb, // des加密 2 => des-ede3, // 3des加密 ... )
其解密函数为 string openssl_encrypt ( string $data , string $method , string $password)
非对称加密相关:
openssl_get_publickey();openssl_pkey_get_public(); // 从证书导出公匙;openssl_get_privatekey();openssl_pkey_get_private(); // 从证书导出私匙;
它们都只需要传入证书文件(一般是.pem文件);
openssl_public_encrypt(string $data , string &$crypted , mixed $key [, int $padding = OPENSSL\_PKCS1\_PADDING ] )
使用公匙加密数据,其中$data是要加密的数据;$crypted是一个引用变量,加密后的数据会被放入这个变量中;$key是要传入的公匙数据;由于被加密数据分组时,有可能不会正好为加密位数bit的整数倍,所以需要$padding(填充补齐),$padding的可选项有 OPENSSL_PKCS1_PADDING, OPENSSL_NO_PADDING,分别为PKCS1填充,或不使用填充;
与此方法相对的还有(传入参数一致):
openssl_private_encrypt(); // 使用私匙加密;openssl_private_decrypt(); // 使用私匙解密;openssl_private_decrypt(); // 使用公匙解密;
还有签名和验签函数:
bool openssl_sign ( string $data , string &$signature , mixed $priv_key_id [, mixed $signature_alg = OPENSSL_ALGO_SHA1 ] )int openssl_verify ( string $data , string $signature , mixed $pub_key_id [, mixed $signature_alg = OPENSSL_ALGO_SHA1 ] )
签名函数:$data为要签名的数据;$signature为签名结果的引用变量;$priv_key_id为签名所使用的私匙;$signature_alg为签名要使用的算法,其算法列表可以使用
openssl_get_md_methods ()
得到,形如:array( 0 => MD5, 1 => SHA1, 2 => SHA256, ...)
验签函数:与签名函数相对,只不过它要传入与私匙对应的公匙;其结果为签名验证结果,1为成功,0为失败,-1则表示错误;
加密实例
以下是一个非对称加密使用的小例子:
// 获取公匙$pub_key = openssl_get_publickey('test.pem');$encrypted = '';// 对数据分块加密for ($offset = 0, $length = strlen($raw_msg); $offset < $length; $offset += $key_size){ $encryptedBlock = ''; $data = substr($raw_msg, $offset, $key_size) if (!openssl_public_encrypt($data, $encryptedBlock, $pub_key, OPENSSL_PKCS1_PADDING)){ return ''; } else { $encrypted .= $encryptedBlock; } return $encrypted;
而对称加密就非常简单了,直接使用ssl_encrypt()函数即可;
当然一些接口可能会对加密方法进行不同的要求,如不同的padding,加密块大小等等,这些就需要使用者自己调整了。
因为我们是在HTTP协议之上处理的数据,所以数据加密完成后,就可以直接发送了,不用再考虑底层的传输,使用cURL或SOAP扩展方法,就可以直接请求接口啦。
结语
密码学是一个十分高深的学科,它理论艰深,概念繁多,作为一个WEB开发人员,虽然不需要我们去研究其底层实现,但是学会使用封装好的方法很有利于我们开发。甚至了解其基本实现,也可以触类旁通,对算法等有新的理解。
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