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非对称加密效率低

keros@mark 2022-10-14 资讯中心

本文目录一览

试比较对称加密算法与非对称加密算法在应用中的优缺点?传统密码体制与公钥密码体制的优缺点?

1、对称加密算法

优点

加解密的高速度和使用长密钥时的难破解性。

缺点

对称加密算法的安全性取决于加密密钥的保存情况,但要求企业中每一个持有密钥的人都保守秘密是不可能的,他们通常会有意无意的把密钥泄漏出去。如果一个用户使用的密钥被入侵者所获得,入侵者便可以读取该用户密钥加密的所有文档,如果整个企业共用一个加密密钥,那整个企业文档的保密性便无从谈起。

2、非对称加密算法

优点

非对称密钥体制有两种密钥,其中一个是公开的,这样就可以不需要像对称密码那样传输对方的密钥了。这样安全性就大了很多。

缺点

算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥但是由于其算法复杂,而使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快。

3、传统密码体制

优点

由于DES加密速度快,适合加密较长的报文。

缺点

通用密钥密码体制的加密密钥和解密密钥是通用的,即发送方和接收方使用同样密钥的密码体制。

4、公钥密码体制

优点

RSA算法的加密密钥和加密算法分开,使得密钥分配更为方便。

RSA算法解决了大量网络用户密钥管理的难题。

缺点

RSA的密钥很长,加密速度慢。

扩展资料

W.Diffie和M.Hellman 1976年在IEEE Trans.on Information刊物上发表了“ New Direction in Cryptography”文章,提出了“非对称密码体制即公开密钥密码体制”的概念,开创了密码学研究的新方向。

在通用密码体制中,得到广泛应用的典型算法是DES算法。DES是由“转置”方式和“换字”方式合成的通用密钥算法,先将明文(或密文)按64位分组,再逐组将64位的明文(或密文),用56位(另有8位奇偶校验位,共64位)的密钥,经过各种复杂的计算和变换,生成64位的密文(或明文),该算法属于分组密码算法。

参考资料来源:百度百科-非对称加密算法

参考资料来源:百度百科-通用密钥密码体制

参考资料来源:百度百科-公开密钥密码体制

参考资料来源:百度百科-对称加密算法

HTTPS为什么安全?

HTTPS 的实现原理

大家可能都听说过 HTTPS 协议之所以是安全的是因为 HTTPS 协议会对传输的数据进行加密,而加密过程是使用了非对称加密实现。但其实,HTTPS在内容传输的加密上使用的是对称加密,非对称加密只作用在证书验证阶段。

HTTPS的整体过程分为证书验证和数据传输阶段,具体的交互过程如下:

① 证书验证阶段

浏览器发起 HTTPS 请求

服务端返回 HTTPS 证书

客户端验证证书是否合法,如果不合法则提示告警

② 数据传输阶段

当证书验证合法后,在本地生成随机数

通过公钥加密随机数,并把加密后的随机数传输到服务端

服务端通过私钥对随机数进行解密

服务端通过客户端传入的随机数构造对称加密算法,对返回结果内容进行加密后传输

为什么数据传输是用对称加密?

首先,非对称加密的加解密效率是非常低的,而 http 的应用场景中通常端与端之间存在大量的交互,非对称加密的效率是无法接受的;另外,在 HTTPS 的场景中只有服务端保存了私钥,一对公私钥只能实现单向的加解密,所以 HTTPS 中内容传输加密采取的是对称加密,而不是非对称加密。

为什么需要 CA 认证机构颁发证书?

HTTP 协议被认为不安全是因为传输过程容易被监听者勾线监听、伪造服务器,而 HTTPS 协议主要解决的便是网络传输的安全性问题。首先我们假设不存在认证机构,任何人都可以制作证书,这带来的安全风险便是经典的 “中间人攻击” 问题。

“中间人攻击”的具体过程如下:

过程原理:

本地请求被劫持(如DNS劫持等),所有请求均发送到中间人的服务器

中间人服务器返回中间人自己的证书

客户端创建随机数,通过中间人证书的公钥对随机数加密后传送给中间人,然后凭随机数构造对称加密对传输内容进行加密传输

中间人因为拥有客户端的随机数,可以通过对称加密算法进行内容解密

中间人以客户端的请求内容再向正规网站发起请求

因为中间人与服务器的通信过程是合法的,正规网站通过建立的安全通道返回加密后的数据

中间人凭借与正规网站建立的对称加密算法对内容进行解密

中间人通过与客户端建立的对称加密算法对正规内容返回的数据进行加密传输

客户端通过与中间人建立的对称加密算法对返回结果数据进行解密

由于缺少对证书的验证,所以客户端虽然发起的是 HTTPS 请求,但客户端完全不知道自己的网络已被拦截,传输内容被中间人全部窃取。

浏览器是如何确保 CA 证书的合法性?

1. 证书包含什么信息?

颁发机构信息

公钥

公司信息

域名

有效期

指纹

……

2. 证书的合法性依据是什么?

首先,权威机构是要有认证的,不是随便一个机构都有资格颁发证书,不然也不叫做权威机构。另外,证书的可信性基于信任制,权威机构需要对其颁发的证书进行信用背书,只要是权威机构生成的证书,我们就认为是合法的。所以权威机构会对申请者的信息进行审核,不同等级的权威机构对审核的要求也不一样,于是证书也分为免费的、便宜的和贵的。

3. 浏览器如何验证证书的合法性?

浏览器发起 HTTPS 请求时,服务器会返回网站的 SSL 证书,浏览器需要对证书做以下验证:

验证域名、有效期等信息是否正确。证书上都有包含这些信息,比较容易完成验证;

判断证书来源是否合法。每份签发证书都可以根据验证链查找到对应的根证书,操作系统、浏览器会在本地存储权威机构的根证书,利用本地根证书可以对对应机构签发证书完成来源验证; 

请点击输入图片描述

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判断证书是否被篡改。需要与 CA 服务器进行校验;

判断证书是否已吊销。通过CRL(Certificate Revocation List 证书注销列表)和 OCSP(Online Certificate Status Protocol 在线证书状态协议)实现,其中 OCSP 可用于第3步中以减少与 CA 服务器的交互,提高验证效率

以上任意一步都满足的情况下浏览器才认为证书是合法的。这里插一个我想了很久的但其实答案很简单的问题:

既然证书是公开的,如果要发起中间人攻击,我在官网上下载一份证书作为我的服务器证书,那客户端肯定会认同这个证书是合法的,如何避免这种证书冒用的情况?其实这就是非加密对称中公私钥的用处,虽然中间人可以得到证书,但私钥是无法获取的,一份公钥是不可能推算出其对应的私钥,中间人即使拿到证书也无法伪装成合法服务端,因为无法对客户端传入的加密数据进行解密。

4. 只有认证机构可以生成证书吗?

如果需要浏览器不提示安全风险,那只能使用认证机构签发的证书。但浏览器通常只是提示安全风险,并不限制网站不能访问,所以从技术上谁都可以生成证书,只要有证书就可以完成网站的HTTPS 传输。例如早期的 12306 采用的便是手动安装私有证书的形式实现 HTTPS 访问。

本地随机数被窃取怎么办?

证书验证是采用非对称加密实现,但是传输过程是采用对称加密,而其中对称加密算法中重要的随机数是由本地生成并且存储于本地的HTTPS

如何保证随机数不会被窃取?其实 HTTPS 并不包含对随机数的安全保证,HTTPS保证的只是传输过程安全,而随机数存储于本地,本地的安全属于另一安全范畴,应对的措施有安装杀毒软件、反木马、浏览器升级修复漏洞等。

用了 HTTPS 会被抓包吗?

HTTPS 的数据是加密的,常规下抓包工具代理请求后抓到的包内容是加密状态,无法直接查看。但是,正如前文所说,浏览器只会提示安全风险,如果用户授权仍然可以继续访问网站,完成请求。因此,只要客户端是我们自己的终端,我们授权的情况下,便可以组建中间人网络,而抓包工具便是作为中间人的代理。通常HTTPS抓包工具的使用方法是会生成一个证书,用户需要手动把证书安装到客户端中,然后终端发起的所有请求通过该证书完成与抓包工具的交互,然后抓包工具再转发请求到服务器,最后把服务器返回的结果在控制台输出后再返回给终端,从而完成整个请求的闭环。

既然 HTTPS 不能防抓包,那 HTTPS 有什么意义?

HTTPS可以防止用户在不知情的情况下通信链路被监听,对于主动授信的抓包操作是不提供防护的,因为这个场景用户是已经对风险知情。要防止被抓包,需要采用应用级的安全防护,例如采用私有的对称加密,同时做好移动端的防反编译加固,防止本地算法被破解。

总结

以下用简短的QA形式进行全文总结:

Q: HTTPS 为什么安全?

A: 因为 HTTPS 保证了传输安全,防止传输过程被监听、防止数据被窃取,可以确认网站的真实性。

Q: HTTPS 的传输过程是怎样的?

A: 客户端发起 HTTPS

请求,服务端返回证书,客户端对证书进行验证,验证通过后本地生成用于改造对称加密算法的随机数,通过证书中的公钥对随机数进行加密传输到服务端,服务端接收后通过私钥解密得到随机数,之后的数据交互通过对称加密算法进行加解密。

Q: 为什么需要证书?

A: 防止”中间人“攻击,同时可以为网站提供身份证明。

Q: 使用 HTTPS 会被抓包吗?

A: 会被抓包,HTTPS 只防止用户在不知情的情况下通信被监听,如果用户主动授信,是可以构建“中间人”网络,代理软件可以对传输内容进行解密。

分享一张详细的过程图:

对称密钥和非对称密钥的优缺点各有哪些

对称密钥:

优点:

(1)计算速度较快,效率较高

(2)占用资源空间较少

缺点:

(1)存在密钥分发、管理问题

(2)存在源认证(身份认证)问题

非对称密钥:

优点:

(1)解决了密钥分发、管理问题

(2)安全性较对称密钥略高

缺点:

(1)存在源认证(身份认证)问题

(2)运行、计算效率较低

(3)占用运算空间资源较多

PS:古典加密以保护算法为主,现代加密以保护密钥为主。

论述题:对称加密与非对称加密的原理,并比较各自的优缺点

1、对称加密算法

优点:计算量小、加密速度快、加密效率高

缺点:密码数量太多,难以管理

2、非对称加密算法

优点:安全且密码数量少

缺点:速度较慢

非对称加密算法的缺点有哪些?

最大的缺点是计算速度的问题,非对称加密基本都是基于数学难题,计算比较麻烦,

非对称加密的缺点是加密和解密花费时间长、速度慢,在某些极端情况下,甚至能比对称加密慢上1000倍。以此非对称加密算法只适合对少量数据进行加密。

为什么非对称加密比对称加密慢?

这个问题是一个读者面试时遇到的一个问题,准备过面试的人应该都记得,非对称加密与对称加密的区别之一就是非对称加密的速度慢,但是我们做业务开发的时候通常都是直接调用算法,对其原因并没有过多深究,因此如果有面试官问到了这个问题,的确会让人措手不及。正好借着这篇文章来说一说。

首先我们先来说一下到底什么是对称加密,什么是非对称加密,这一节主要是用一些例子来介绍一下对称加密和非对称加密是什么,如果你已经了解了,可以跳过本节。

高中生小明和小红是一对“地下情侣”,可偏偏他们一个坐在教室前,一个坐在教室后,所以晚自习的时候也只能通过纸条传情。这时一个很尴尬的事情就出现了,由于无法直接将纸条交给对方,因此纸条必须要经过多个人的传递,可总有一两个八卦的人喜欢看纸条里写的什么。为了避免被班主任抓包以及被同学们窥视,他们两约定,用现代汉语词典当作“密码本”,以后传纸条时,纸条上的内容是要写的字在词典里的页码及顺序,这样即使纸条被别人看了,不知道密码本是什么的人也就不会得知纸条里的真正内容了。

在上述的例子中,纸条是承载信息的 载体 ,纸条里的内容是 信息 ,汉语词典是 密钥 ,将文字映射到汉语词典的页码和顺序是 加密方式(算法)。

类似于上面这种,在加密和解密时使用相同的密钥,或是使用两个可以简单地相互推算的密钥的加密方式就是 对称密钥加密 (Symmetric-key algorithm),简称对称加密。常见的对称加密算法有: aes、DES、3DES

所以你可以将对称加密简单理解为:一方通过密钥将信息加密后,把密文传给另一方,另一方通过这个相同的密钥将密文解密,转换成可以理解的明文。他们之间的关系如下图所示(这里借用一下@寒食君的图):

这种加密方式虽然简单,但是其弊端也是非常明显的。在上面的例子中,如果传递纸条的人知道了他们这种加密方式,那就同样可以通过查阅汉语词典解析出他们的纸条内容。如下图所示。这样为什么众多抗战片中会出现疯狂抢夺密码本这一情节也就很好理解了。

再举一个生活中非常常见的例子。小区里的小伙伴们经常可以在自家的邮箱里收到信件,比如你的录取通知书,当然更多可能是广告。不过,虽然说所有人都可以往里面扔邮件,但是只有你可以打开这个邮箱查看这个邮件。

上面这个过程就是一个很形象的非对称加密。

第一种用法:公钥加密,私钥解密。---用于 加解密

第二种用法:私钥签名,公钥验签。---用于 签名

其实很容易理解:

既然是加密,那肯定是不希望别人知道我的消息,所以只有我才能解密,所以可得出公钥负责加密,私钥负责解密;

既然是签名,那肯定是不希望有人冒充我发消息,只有我才能发布这个签名,所以可得出私钥负责签名,公钥负责验证。

介绍了这两种加密方式后,我们终于可以回到本篇文章的开头了,为什么非对称加密会比对称加密慢?

这是因为对称加密主要的运算是 位运算 ,速度非常快,如果使用硬件计算,速度会更快。以 aes 算法为例,如下图所示,其运算本质上来说就是位移和替换。

但是非对称加密计算一般都比较复杂,比如 RSA,它里面涉及到大数乘法、大数模等等运算。其加解密可以用下面的公式来表示:

我们知道,幂运算的本质是乘法,乘法的基础单位是加法,也就是我们最常见的整数加。学过数字逻辑电路的同学想必都知道,在电路上实现“加法”比异或(XOR)要麻烦的多,况且后面还有一个模运算。因此非对称加密的速度自然而然是比不过对称加密的。

当然,我想另外还有一个原因是,aes 中的许多中间计算过程是可以事先计算好的。加密数据时许多中间过程可以直接查表,而不需要实时地计算。

这里另外提一点,我们在学习算法的时候,一定听过时间复杂度和空间复杂度这两个名词。鱼和熊掌不可兼得,通常情况下,一个算法如果运行比较快,那么空间消耗相对来说就会高一些,反之亦然。因此才会有拿空间换时间的说法。

从上一节我们可以知道,非对称加密运行起来通常比对称加密慢,那么这时就有一个问题了,对于密钥的存储情况也是这样吗?非对称加密对于密钥的存储会比对称加密的密钥存储少吗?

答案是的确如此,在对称加密中,当信息量大的时候,要求密钥量也要足够大,需要每两个人之间都有一个密钥,也就是对于 n 个人来说,一共需要 n(n-1)/2 个密钥才能确保两两之间对话不被其他人知道。

而在非对称加密中,每个人都有公钥和私钥,对于 n 个人来说,一共要 2n 个密钥,就能保证两两之间对话不被其他人知道。

这么看,非对称加密虽然效率低下,但是存储成本低且相对安全,这也就解释了为什么非对称加密应用如此广泛了。

既然无法做到既安全又快速的加解密,那我们在实际使用时只能尽量达到一个动态的平衡。

因此我们在项目中通常会采用如下这种将两种加密算法结合在一起的使用方式:

之所以本节的标题是 HTTPS,是因为在 HTTPS 中就使用了上述这种加解密的方式。关于 HTTPS 的详解,可以参考我的好朋友寒食君的这篇 《谈恋爱也要懂 HTTPS》 。

现在如果有面试官问你,在 https 中采用了哪种加密方式,我想你应该知道答案了吧。

随着社会的发展,产品的更新速度也是越来越快,算法是方案的核心,保护开发者和消费者的权益刻不容缓,那么加密芯片在其中就扮演了重要的角色,如何选择加密芯片呢?
1.市面上加密芯片种类繁多,算法多种,加密芯片强度参差不齐,加密性能与算法、秘钥密切相关。常见的加密算法有对称算法,非对称算法,国密算法,大部分都是基于I2C、SPI或1-wire协议进行通信。加密芯片还是需要项目实际需求选择,比如对称加密算法的特点是计算量小、加密速度快、加密效率高等。
2.因为单片机软加密性能较弱且非常容易被复制,所以有了加密芯片的产生,大大增加了破解难度和生产成本。目前加密芯片广泛应用于车载电子、消费电子、美容医疗、工业控制、AI智能等行业。
3.韩国KEROS加密芯片专注加密领域十多年,高安全性、低成本,在加密保护领域受到了众多客户的高度赞扬及认可。KEROS采用先进的内置aes256安全引擎和加密功能,通过真动态数据交互并为系统中敏感信息的存储提供了安全的场所,有了它的保护电路,即使受到攻击,这些信息也可以保持安全。其封装SOP8,SOT23-6,TDFN-6集成I2C与1-wire协议满足不同应用需求。CK02AT、CK22AT、CK02AP、CK22AP支持1.8V-3.6V,256bit位秘钥长度,5bytes SN序列号,支持定制化免烧录,加密行业首选。关于非对称加密效率低的介绍到此就结束了,感谢大家耐心阅读。

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