密码学及iOS签名(一) —— 加密解密

加密解密类型

• 对称加密
• 公钥密码（非对称加密）

对称加密(常见的DES、 3DES、AES)

• 在对称密码中，加密、解密时使用的是同一个密钥

  
  

DES（Data Encryption Standard）

• DES是一种将64bit明文加密成64bit密文的对称密码算法，密钥长度是56bit
• 规格上来说，密钥长度是64bit，但每隔7bit会设置一个用于错误检查的bit，因此密钥长度实质上是56bit
• 由于DES每次只能加密64bit的数据，遇到比较大的数据，需要对DES加密进行迭代（反复）
• 目前已经可以在短时间内被破解，所以不建议使用

3DES

• 3DES，将DES重复3次所得到的一种密码算法，也叫做3重DES
• 目前还被一些银行等机构使用，但处理速度不高，安全性逐渐暴露出问题
• 3个密钥都是不同的，也称为DES-EDE3

加密

解密

• 如果所有密钥都使用同一个，则结果与普通的DES是等价的

  
  

• 如果密钥1、密钥3相同，密钥2不同，称为DES-EDE2

  
  

AES（Advanced Encryption Standard）

• 取代DES成为新标准的一种对称密码算法
• AES的密钥长度有128、192、256bit三种
• 在2000年时选择Rijindael算法作为AES的实现
• 目前AES，已经逐步取代DES、3DES，成为首选的对称密码算法
• 一般来说，我们也不应该去使用任何自制的密码算法，而是应该使用AES，它经过了全世界密码学家所进行的高品质验证工作

密钥配送问题

• 在使用对称密码时，需要数据发送方和接受方都持有密钥，那么一定会遇到密钥配送问题

• 在发送密钥过程中，可能会被中间人窃取密钥，最后中间人也能完成解密

  
  
  密钥配送问题

• 解决密钥配送的方法

  • 事先共享密钥
  • 密钥分配中心
  • Diffie-Hellman密钥交换
  • 公钥密码

公钥密码（Public-key Cryptography）

• 公钥密码中，密钥分为加密密钥、解密密钥2种，它们并不是同一个密钥
• 公钥密码也被称为非对称密码（Asymmetric Cryptography）
• 在公钥密码中
  • 加密密钥，一般是公开的，因此该密钥称为公钥（public key）
  • 解密密钥，由消息接收者自己保管的，不能公开，因此也称为私钥（private key）
  • 公钥和私钥是一 一对应的，是不能单独生成的，一对公钥和密钥统称为密钥对（key pair）
  • 由公钥加密的密文，必须使用与该公钥对应的私钥才能解密
  • 由私钥加密的密文，必须使用与该私钥对应的公钥才能解密

公钥密码

解决密钥配送问题

• 由消息的接收者，生成一对公钥、私钥
• 将公钥发给消息的发送者
• 消息的发送者使用公钥加密消息
• 消息的接收者使用私钥解密消息

RSA

• 目前使用最广泛的公钥密码算法是RSA
• RSA的名字，由它的3位开发者，即Ron Rivest、Adi Shamir、Leonard Adleman的姓氏首字母组成

混合密码系统（Hybrid Cryptosystem）

• 对称密码的缺点：不能很好地解决密钥配送问题
• 公钥密码的缺点：加密解密速度比较慢
• 混合密码系统，是将对称密码和公钥密码的优势相结合的方法，解决了公钥密码速度慢的问题，并通过公钥密码解决了对称密码的密钥配送问题。
• 网络上的密码通信所用的SSL/TLS都运用了混合密码系统

混合密码-加密

• 会话密钥（session key）
  • 为本次通信随机生成的临时密钥
  • 作为对称密码的密钥，用于加密消息，提高速度
• 加密步骤（发送消息）
  • 首先，消息发送者要拥有消息接收者的公钥
  • 生成会话密钥，作为对称密码的密钥，加密消息
  • 用消息接收者的公钥，加密会话密钥
  • 将前2步生成的加密结果，一并发给消息接收者
  • 发送出去的内容包括
    1. 用会话密钥加密的消息（加密方法：对称密码）
    2. 用公钥加密的会话密钥（加密方法：公钥密码）

混合密码加密

• 解密步骤（收到消息）
  • 消息接收者用自己的私钥解密出会话密钥

  • 再用第1步解密出来的会话密钥，解密消息

    
    
    混合密码解密