密碼學總體介紹與分析 1
密碼學大致加密演算法可以分為兩種，
- 一種是對稱加密(Symmetric cryptograthy)，
- 另一種是非對稱加密(Asymmetric cryptography) 第二種也叫公鑰加密(Public-Key Cryptography)
兩者的區別是是否使用了相同的祕鑰。對稱加密使用相同祕鑰，非對稱加密使用兩種祕鑰。
對稱加密代表有 “三重DES”和“AES”，非對稱加密代表有 RSA、ElGamal演算法加密、橢圓曲線加密等 .
相對於對稱密碼加密解密採用相同的密碼，非對稱密碼加密採用的是不同的祕鑰，公鑰和私鑰是成對出現的，公鑰加密的資訊只有相應的私鑰才能解密。
- 非對稱加密，就是向大家派發鎖(公鑰)，大家可以通過鎖對資訊加密，鎖是公開的，丟了也無所謂，但鑰匙(私鑰)只有一把，歸資訊的接收者所有
- 對稱加密好比大家用相同的鎖對資訊加密，加密雙方都擁有相同的鑰匙，鑰匙(祕鑰)丟了，鎖(明文資訊)就被別人打開了
非對稱加密流程
- 接收方生成公鑰私鑰對，私鑰由接收方保管
- 接收方將公鑰傳送給傳送方
- 傳送方通過公鑰對明文加密，產生密文
- 傳送方向接收方傳送密文
- 接收方通過私鑰解密密文，得到明文
缺點是無法解決公鑰認證問題，可能被中間人偽造公鑰
RSA
RSA加密存在的問題：
- 效率慢，因此在工業場景下，往往是通過非對稱加密配送祕鑰、對稱加密加密明文的混合加密方式，如著名的SSL
- 公鑰認證問題難，訊息傳送方無法確認公鑰的身份問題
- 無法避免中間人攻擊，可能被人在中間劫持後傳送一個偽造的公鑰，此公鑰加密後的密文可以被劫持者解密，之後所有的密文對劫持者都是透明的
- 選擇密文攻擊，即通過不斷的傳送請求，分析請求的反饋，猜測祕鑰和明文
- 密碼劣化，隨著算力的提升，密碼的安全性下降
其他非對稱加密演算法：
- ECC (Elloptic Curve Cryptography) 橢圓曲線密碼
- ElGamal
- Rabin
混合密碼系統
對稱加密和非對稱加密的結合，由於對稱加密演算法速度快、強度高，而非對稱加密演算法效率低，但能解決祕鑰配送問題，
因此可以通過非對稱加密配送對稱祕鑰，再採用對稱祕鑰用來加密的方式，實現網路的祕鑰配送和通訊加密。
單向雜湊
單向雜湊是為了保證訊息的完整性，防止資訊被篡改的一項技術。
特點:
- 無論訊息長度，計算出的長度永遠不變
- 快速計算
- 訊息不同，雜湊值不同，需要具有抗碰撞性 Collision Resistance
-弱抗碰撞性：給定雜湊值，找到和該訊息具有相同雜湊值的另一條訊息是困難的
-強抗碰撞性：任意雜湊值，找到雜湊值相同的兩條不同的訊息是困難的
- 具有單向性 one-way，不可由雜湊值推出原訊息
單向雜湊演算法
- MD(Message Digest)
MD 雜湊演算法分為 MD4, MD5 兩套演算法，都可計算出 128 bits 的雜湊。MD 系列演算法已經被中國科學家王小云破解（可於有限時間內找出碰撞）。
- SHA(Secure Hash Algorithm)
SHA 是單向雜湊演算法的一個標準的統稱，其下又分為 SHA-1, SHA-2, SHA-3 三套演算法。
- 其中 SHA-1 可生成 160 bit 雜湊值，已被攻破（由王小云、姚期智聯手破解），不推薦使用。
- SHA-2 可生成不同長度的雜湊，如 256 bits (SHA-256), 384 bits (SHA-384), 512 bits (SHA-512)，同時對輸入的訊息長度存在一定限制，SHA-256 上限接近於 $2^{64}-1$ 位元，SHA-384、SHA512 則接近於 $2^{128}-1$ 位元。
- SHA-3，是 2012 年被採用的最新標準，採用了 Keccak 演算法。
Keccak 演算法的優點：
- 採用與 SHA2 完全不同的結構
- 結構清晰，易於分析
- 適用於各種硬體，效能優越
- 可生成任意長度
- 對訊息長度無限制
- 可採用雙工結構，輸入同時輸出，提升效率
MD4,5, RIPEMD, RIPEMD-160, SHA-1, SHA-2 均採用 MD 結構（Merkle-Damgard construction）
對雜湊的攻擊
- 暴力破解，冗餘碰撞
- 生日攻擊，針對強抗碰撞性
Reference: https://www.jianshu.com/p/a8070920810d