密码学的发展
加密的发展史随着人类的进化逐步复杂、严谨也更安全，对于早期的移位和字母对应等加密方式我们不难理解。
- 移位 ： 比如恺撒密码， 简单点说将 26个英文字母的顺序打乱，得到一个新的字母顺序，之后的英文或是拼英组成的单词就无法直接看出是什么了。
- 字母对应 ：比如使用一个密码本， 原文通过对应的字母进行转换。
后来出现了更高级的使用密钥的方式加密，加密和解密使用相同的密钥， 密钥越长，解密就越难。 到1976年出现了非对称加密。
加密的分类
按照密文是否可以被还原，可以将加密分为可逆加密和不可逆加密。严格意义上说，不可逆加密应该算不上加解密的范畴，但是实际开发过程中，还是会使用到使用不可逆加密的方法对某些信息进行加密，比如用户的登录密码。
不可逆加密和可逆加密
- 不可逆加密： 信息摘要和安全散列。将任意大小的原始数据变换成规定长度的输出，获取内容的数字指纹。算法比如MD5,SHA1,PBKDF2,bcrypt。
- 可逆加密： 基于算法，可逆加密又分为对称加密和非对称加密。
对称加密和非对称加密
- 对称加密： 加密密钥和解密密钥相同
- 非对称加密： 加密密钥和解密密钥不相同
在对称加密中，密钥就是一个数字，长度越长， 破解越困难，加解密流程如下：
非对称加密有两个密钥，一个公钥一个私钥。 加密和解密使用不同的密钥。加解密流程如下：
除了公钥加密，私钥解密；也可以使用私钥加密，公钥解密。两者都有着实际的应用。
- 公钥加密，私钥解密。主要用于通信
- 私钥加密（签名），公钥解密（验证）， 用于数字签名
加密算法汇总
不同的加密类型，对应的加密算法有：
- 基于算法的加密算法， 也称为古典加密算法， 比如base64, 比特币生成地址使用的base58。 这类算法对原始内容进行置换和替换得到密文， 安全性依赖于算法是否外泄。
- 对称加密算法。 加解密使用同一个密钥。算法常见的有DES、3DES、AES。安全性从依赖算法转向依赖于密钥。
- 非对称加密。 加解密使用同不同的密钥。常见算法：RSA, DH , ECC。
| 对称加密 | 非对称加密 |
|---|---|
| DES ， AES ，3DES，PBE | RSA ，DH， ECC |
- DES已经被AES所取代
对称加密算法
- DES ， 数据加密算法
DEA( Data Encryption Algorithm, 数据加密算法)。
- 1997 年 DES标准正式发布， 分组长度64比特，其中8比特为奇偶校验位， 所以实际长度为56比特。
DES密钥的实质长度是56比特（7个字节）。
示例：
- 二进制： 01010001 11101100 01001011 00010010 00111101 01000010 00000010
- 十六进制：51 EC 4B 12 3D 42 02
- 十进制：2305928028626269954
可以使用两个DES密钥（DES-EDE2）和三个DES密钥（DES-EDE3）。DES-EDE2长度112比特（14个字节），DES-EDE3长度168比特（21字节）。
示例：
- DES-EDE2： 51 EC 4B 12 3D 42 03 30 04 D8 98 95 93 3F
- DES-EDE3： 51 EC 4B 12 3D 42 03 30 04 D8 98 95 93 3F 24 9F 61 2A 2F D9 96
-
AES
密钥长度可以从128、192和256个比特中选择。 -
PBE 基于口令的密码
PBE ( Password Based Encryption, 基于口令的密码)。是一种基于口令生成密钥， 并使用该密钥进行加密的方法。
加密和解密使用的是同一个密钥。
-
如同饭菜上加盐会改变饭菜的味道， 口令中加盐会改变生成的KEK值。
-
KEK （Key Encryting Key，密钥加密密钥）， 将盐和口令通过单向散列函数， 得到的散列值就是用来加密密钥的密钥。
在Java语言中使用PBE 加密可以参考：
Java使用PBE算法进行对称加解密最简入门和示例
非对称加密的理解
非对称加密来源于数学中的大质因数分解很难的问题，基于欧几里得的证明， 每个数只有一种质因数分解， 一个大整数分解成一堆质数很难。
理解非对称加密， 需要回顾一下下面的数学概念：
- 素数：又称质数，指在一个大于1的自然数中，除了1和此整数自身外，不能被其他自然数整除的数。
- 互质，又称互素。若N个整数的最大公因子是1，则称这N个整数互质。
- 模运算即求余运算。比如 10%3 ， 10除以3的余数是1， 所以求模的结果是1。
- 欧拉函数
任意给定正整数n，请问在小于等于n的正整数之中，有多少个与n构成互质关系？
计算这个值的方法就叫做欧拉函数，以φ(n)表示
举例来说：
对于一个很小的数 7， 分解为两个质因数的乘积很容易。但是对于一个大一点的数 589 就很难直接得到答案了（589 =19*31），如果一个更大的数呢？比如54225。
以RSA算法为例，公钥与私钥虽然是一对密钥，但密钥值不同，这对密钥值的生成就建基于大素数的乘积与分解上。
如果上面对非对称加密还不够了解的话，也可以从颜色的角度理解非对称加密的公私钥。
颜色的比喻
混合颜色是一个单向函数， 两个颜色混合输出第三种颜色很简单， 但是反过来就很难。
首先了解一下什么是互补色：每个颜色都有一个互补色，两个互补色叠加得到白光。
- 张三选了两个互补的颜色， 将其中一个作为公钥发给李四
- 李四选了一个颜色， 他将这个颜色和张三混合色的颜色发给张三
- 张三使用自己保留的颜色，叠加到李四的混合色上面。就得到了李四的颜色。
即使李四混合后的颜色被别人知道了， 也很难破译出李四的颜色。
对称加密和非对称加密的优缺点和应用
- 对称加密速度快
- 非对称加密更安全
非对称加密在实际中会结合对称加密使用。常用的使用非对称算法获得共享密钥，使用对称加密处理数据。这也是https 采用的方式。