一文讀懂?dāng)?shù)據(jù)加密！

作者：袁江平翻譯 2022-10-20 08:01:23

在網(wǎng)絡(luò)犯罪不斷增加的世界中，令人欣慰的是，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全的方法與破壞網(wǎng)絡(luò)安全的方法一樣多。困難在于確定哪些互聯(lián)網(wǎng)安全解決方案最適合特定組織的情況。

在短短 20 年的時間里，互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)從一種理論工具轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀內(nèi)粘；顒痈鱾€方面的中心，從通信和商務(wù)到工作和數(shù)據(jù)存儲。

加密是一種流行且實用的安全方法，使其成為保護(hù)組織數(shù)據(jù)的絕佳選擇。數(shù)據(jù)加密技術(shù)是保護(hù)敏感數(shù)據(jù)安全的可靠方法。

但是，存在幾種可訪問的加密技術(shù)，那么您如何選擇呢？

在本文中，您可以了解標(biāo)準(zhǔn)加密技術(shù)、它們的應(yīng)用以及如何實現(xiàn)它們。

什么是數(shù)據(jù)加密？

加密是一種將信息從可讀格式轉(zhuǎn)換為混亂字符串的技術(shù)。這樣做是為了防止數(shù)據(jù)傳輸中的敏感數(shù)據(jù)泄露。文檔、文件、消息和所有其他形式的網(wǎng)絡(luò)通信都可以加密。加密保證數(shù)據(jù)的完整性，其重要性不言而喻。

互聯(lián)網(wǎng)上的大多數(shù)數(shù)據(jù)都已加密，無論是網(wǎng)站還是程序。此外，加密是數(shù)據(jù)安全的基本組成部分，并被主要組織、小型企業(yè)和個人客戶廣泛采用。它是保護(hù)端點(diǎn)和服務(wù)器之間數(shù)據(jù)傳遞的一種常見且最重要的方法。鑒于現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)犯罪的風(fēng)險越來越高，所有互聯(lián)網(wǎng)用戶都應(yīng)該熟悉并至少采用最基本的加密措施。

數(shù)據(jù)加密如何工作？

明文必須使用加密方法進(jìn)行處理，本質(zhì)上是對數(shù)據(jù)執(zhí)行特殊的數(shù)學(xué)運(yùn)算。加密技術(shù)種類多樣，每種加密技術(shù)因應(yīng)用程序和安全指數(shù)而異。

除了加密算法之外，還必須有一個加密密鑰。使用密鑰和適當(dāng)?shù)募用芗夹g(shù)將明文轉(zhuǎn)換為加密的數(shù)據(jù)，也稱為密文。但是，密文是通過不安全的通信渠道傳輸?shù)模皇菍⒚魑膫鬟f給接收者。

一旦密文到達(dá)預(yù)期的接收者，他們就可以利用解密密鑰將明文轉(zhuǎn)換回其原始的可讀狀態(tài)。需要注意的是，此解密密鑰必須始終保密，可能與加密密鑰相同，也可能不同。使用算法，加密軟件將大量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為密文或數(shù)字。

只有擁有解密密鑰的人才能解密加密數(shù)據(jù)。一個四位密鑰只有 16 種可能的排列，因此很容易預(yù)測，因此不安全。出于這個原因，當(dāng)前的加密標(biāo)準(zhǔn)是具有 2256 種可能排列的 256 位密鑰，這是一個 78 位數(shù)字，可實現(xiàn)高度穩(wěn)健的加密。

短語“密鑰的強(qiáng)度”是指它在暴力攻擊中幸存下來的能力，其中黑客嘗試無限數(shù)量的字符組合來猜測正確的組合。可能的組合數(shù)量越多，暴力攻擊的時間就越長。

數(shù)據(jù)加密方法的類型

有多種數(shù)據(jù)加密方法可供選擇。

大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)安全專業(yè)人士將加密分為三種主要方法：

對稱
不對稱
散列

這些進(jìn)一步細(xì)分為許多類別。讓我們分別看一下。

對稱加密方法

這種技術(shù)，有時稱為私鑰密碼術(shù)或密鑰算法，也稱為私鑰密碼術(shù)。它要求發(fā)送者和接收者都擁有相同的密鑰。

因此，接收者必須包含密鑰才能解密通信。這種策略對于不易受到第三方入侵的封閉系統(tǒng)最為有效。

積極地，對稱加密比非對稱加密更方便。消極地，雙方必須確保密鑰被安全地持有并且只有需要使用它的軟件才能訪問。

非對稱加密算法

這種方法，也稱為公鑰密碼術(shù)，在加密過程中使用兩個數(shù)學(xué)相關(guān)的密鑰：一個公鑰和一個私鑰。

要加密，用戶將使用一個密鑰，而要解密，他們將使用另一個，但首先使用哪個密鑰并不重要。

正如其名稱所暗示的那樣，任何人都可以訪問公鑰。相反，私鑰僅限于預(yù)期的接收者，他們需要它來解密消息。

術(shù)語“非對稱”是指兩個密鑰都由不相同但相互耦合的巨大整數(shù)組成的狀態(tài)。

散列

散列為數(shù)據(jù)集或消息創(chuàng)建預(yù)定長度的唯一簽名。

由于每條消息都有其唯一的哈希值，因此即使是微小的數(shù)據(jù)更改也很容易跟蹤。通過散列加密的數(shù)據(jù)無法破譯或恢復(fù)為原始形式。因此，散列僅用于驗證數(shù)據(jù)。

許多互聯(lián)網(wǎng)安全專家不認(rèn)為散列是一種適當(dāng)?shù)募用軝C(jī)制，然而，這種觀點(diǎn)非常模糊。

常見加密算法

三重數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)——三重DES

數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) (DES) 算法已替換為 Triple DES 算法。通過利用DES缺陷，黑客使這種對稱密鑰數(shù)據(jù)加密技術(shù)變得無用。

Triple DES 取代了DES，并迅速成為商業(yè)世界中最流行的對稱算法。該算法采用 56 位單獨(dú)密鑰和 168 位總密鑰長度。然而，由于它是連續(xù)加密，因此存在一個中間級別的漏洞，將其安全性降低到 112 位密鑰的安全性。

由于其操作的復(fù)雜性，Triple DES 加密速度較慢。盡管如此，它的功效足以將其保持在已獲批準(zhǔn)的數(shù)據(jù)加密算法列表中，直到 2030 年。作為一種可靠的硬件加密解決方案，它也會在金融服務(wù)和其他行業(yè)逐漸被淘汰。

Rivest Shamir Adleman - RSA

Rivest-Shamir-Adleman (RSA) 方法已被公認(rèn)為公鑰加密的標(biāo)準(zhǔn)算法。它是非對稱的，它使用公鑰和私鑰加密發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)。

它的加擾級別讓對手很難破譯，從而確保通信安全。它通過乘以一個有效數(shù)字并生成一個模數(shù)會生成 RSA 算法的密鑰。由于涉及的數(shù)量巨大，RSA 比 DES 安全得多。

Triple-DES 密鑰相當(dāng)于 112 位，而 RSA 密鑰的長度范圍為 1024 到 2048 位。

Blowfish

Blowfish 是類似于 DES 的對稱加密，以高速而著稱。作為 DES 和 RSA 的替代方案，它是最有力的競爭者。該算法將發(fā)送的數(shù)據(jù)分成 64 位的塊并單獨(dú)加密。

密鑰的長度可以從 32 位到 448 位不等，到目前為止，加密從未失敗過。增加其受歡迎程度的是該算法沒有獲得專利，并且每個人都可以在公共領(lǐng)域免費(fèi)使用。

因此，它被許多需要保護(hù)支付和管理密碼的行業(yè)使用，例如軟件和電子商務(wù)平臺。

Twofish

許多人更喜歡 Twofish 而不是 Blowfish，因為它也是一種對稱加密技術(shù)。Twofish 和它的前身一樣，采用塊加密來保護(hù)數(shù)據(jù)，方法是將數(shù)據(jù)分成塊并將密鑰一次性應(yīng)用于每個塊；每個塊長 128 位。

加密密鑰長度最多可達(dá) 256 位。由于暴力破解 Twofish 加密消息很困難，它在計算資源有限的設(shè)備上找到了廣泛的應(yīng)用程序。

高級加密標(biāo)準(zhǔn) - AES

AES 是一種采用對稱分組密碼的對稱密鑰技術(shù)。它包括 128 位、192 位和 256 位密鑰。此外，每個密鑰大小都有多輪加密。

一輪是從明文到密文的轉(zhuǎn)換。128 位數(shù)據(jù)有 10 輪。256 位有 14 輪，而 192 位有 12 輪。

針對 AES 方法存在理論上的攻擊，但攻擊涉及一定程度的計算能力和數(shù)據(jù)存儲，這在當(dāng)今是不可行的。

例如，一次攻擊需要大約 38 萬億 GB 的數(shù)據(jù)，這比 2016 年全球所有計算機(jī)上保存的數(shù)據(jù)總量還多。

此外，根據(jù)另一種估計，暴力破解 AES-128 密鑰需要數(shù)十億年的時間。

Rijndael 算法由兩位比利時密碼學(xué)家 Joan Daemen 和 Vincent Rijmen 設(shè)計。比利時密碼學(xué)家將他們的方法提交給美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 (NIST)，與其他 14 人競爭成為 DES 的官方繼任者。2000年10月，Rijndael“獲勝”，被選為AES算法提案。