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为什么要rsa和aes混合加密

keros@mark 2022-10-15 资讯中心

本文目录一览

aes和RSA是什么关系?和MD5又有什么关系?

aes和RSA都是加密算法

aes属于对称加密算法

RSA属于非对称加密算法,公钥和私钥不一致

MD5是一种校验方式,用于保证文件的正确性,防止被植入木马或病毒

对于加密的总结(aes,RSA)

跟第三方联调的时候会碰到各种加密算法,所以总结一下。

aes不是将拿到的明文一次性加密,而是分组加密,就是先将明文切分成长度相等的块,每块大小128bit,再对每一小块进行加密。那么问题就来了,并不是所有的原始明文串能被等分成128bit,例如原串大小200bit,那么第二个块只有72bit,所以就需要对第二个块进行填充处理,让第二个块的大小达到128bit。常见的填充模式有

不进行填充,要求原始加密串大小必须是128bit的整数倍;

假设块大小8字节,如果这个块跟8字节还差n个字节,那么就在原始块填充n,直到满8字节。例:块{1,2,3},跟8字节差了5个字节,那么补全后的结果{1,2,3,5,5,5,5,5}后面是五个5,块{1,2,3,..7}跟8字节差了1个字节,那么补全后就是{1,2,3,...,7,1},就是补了一个1。

如果恰好8字节又选择了PKCS5Padding填充方式呢?块{1,2,3...8}填充后变成{1,2,3...8,8...8},原串后面被补了8个8,这样做的原因是方便解密,只需要看最后一位就能算出原块的大小是多少。

跟PKCS5Padding的填充方式一样,不同的是,PKCS5Padding只是对8字节的进行填充,PKCS7Padding可以对1~256字节大小的block进行填充。openssl里aes的默认填充方式就是PKCS7Padding

aes有多种加密模式,包括:ECB,CBC,CTR,OCF,CFB,最常见的还是ECB和CBC模式。

最简单的一种加密模式,每个块进行独立加密,块与块之间加密互不影响,这样就能并行,效率高。

虽然这样加密很简单,但是不安全,如果两个块的明文一模一样,那么加密出来的东西也一模一样。

openssl的相关函数:

CBC模式中引入了一个新的概念,初始向量iv。iv的作用就是为了防止同样的明文块被加密成同样的内容。原理是第一个明文块跟初始向量做异或后加密,第二个块跟第一个密文块做异或再加密,依次类推,避免了同样的块被加密成同样的内容。

openssl相关函数:

敲黑板!! 所以跟第三方对接的时候,如果对面说他们用aes加密,务必对他们发起灵魂三问:

签名的作用是让接受方验证你传过去的数据没有被篡改;加密的作用是保证数据不被窃取。

原理:你有一个需要被验签的原串A。

步骤一:选择hash算法将A进行hash得到hash_a;

步骤二:将hash_a进行加密,得到加密值encrypt_a;

步骤三:将原串A和加密的encrypt_a发给第三方,第三方进行验签。第三方先解密encrypt_a,得到一个hash值hash_a1,然后对原串A使用同样的hash算法进行hash,得到的即为加密前的hash_a,如果hash_a = hash_a1, 那么验签成功。

rsa使用私钥对信息加密来做签名,使用公钥解密去验签。

openssl相关函数:

注意:两个函数中的m,是原串hash后的值,type表示生成m的算法,例如NID_sha256表示使用sha256对原串进行的hash,返回1为签名成功或者验签成功,-1位为失败。

再次敲黑板!! 所以如果第三方说使用rsa验签,要让对方告知他们的hash算法。

首先明确,私钥加密不等于签名。加密的时候,使用使用公钥加密,第三方使用你的私钥进行解密。

openssl里公钥加密函数为RSA_public_encrypt,私钥解密函数为RSA_private_decrypt,具体的可以自己去查看下官方文档。

rsa也涉及到了填充方式,所以对接的时候也要问清楚

在使用公钥进行加密时,会发现每次加密出的结果都不一样,但使用私钥加密时,每次的结果都一样,网上查了一圈,说是因为填充方式的原因。

官方文档说明:

那么为什么一定要使用私钥做签名,公钥做加密,而不是公钥做签名,私钥做加密呢?

举个栗子:

RSA和aes区别

先了解下aes和RSA的区别,前者属于 对称加密 ,后者属于 非对称加密 。

1、对称加密

对称加密就是加密和解密使用同一个密钥。

用数学公示表示就是:

▲加密:Ek(P) = C

▲解密:Dk(C) = P

这里E表示加密算法,D表示解密算法,P表示明文,C表示密文。

是不是看起来有点不太容易理解?看下图:

看过间谍局的知友们一定知道电台和密码本的功能。潜伏里面孙红雷通过电台收听到一堆数字,然后拿出密码本比对,找到数字对应的汉字,就明白上级传达的指令。而军统的监听台没有密码本,只看到一堆没有意义的数字,这就是对称算法的原理。

aes就属于对称加密 ,常见的对称加密方法还有DES、3DES、Blowfish、RC2以及国密的SM4。

2、非对称加密

对称加密快而且方便,但是有个缺点——密钥容易被偷或被破解。非对称加密就可以很好的避免这个问题。

非对称算法 把密钥分成两个 ,一个自己持有叫 私钥 ,另一个发给对方,还可以公开,叫 公钥 ,用公钥加密的数据只能用私钥解开。

▲加密: E公钥(P) = C

▲解密::D私钥(C) = P

这下就不用担心密钥被对方窃取或被破解了,私钥由自己保管。

非对称加密算法核心原理其实就是设计一个数学难题,使得用公钥和明文推导密文很容易,但根据公钥、明文和密文推导私钥极其难。

RSA 就属于非对称加密,非对称加密还有Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC(椭圆曲线加密算法)以及国家商用密码SM2算法。

3、aes和RSA

aes和RSA都很安全,至少在目前的计算机体系结构下,没有任何有效的攻击方式。量子计算机时代,RSA有一定的破绽,因为利用shro's algorithm,量子计算机穷举计算质因子速度可以提高N个数量级,能够在有限的时间内破解RSA密钥。aes256至少目前并没有什么明显的漏洞。

aes作为对称加密技术,加密速度很快。 现在高端一点的CPU都带有aes-NI指令,可以极快的完成加密和解密。

举例来说,坚果云存储系统采用了intel 的aes-NI加速,在采用aes加密和解密的时候,

单核的性能可以超过 1GB Byte/秒,非常非常快,很适合对大量数据进行加解密。 

但是aes作为对称加密技术,如何安全的分发密钥是一个难题。通过任何方式传递密钥都有泄密的风险。当然,目前我国高大上的量子通信技术或许能很好的解决这个问题。

RSA作为非对称加密技术的代表, 加解密的速度其实相当慢,只能对小块的数据进行加解密。但是其非对称的特点,满足公钥可以随处分发,只有公钥能解密私钥加密的数据,只有私钥能解密公钥加密的数据。所以很适合用来进行密钥分发和身份验证,这两个应用场景刚好相反。

1)用于对称秘钥分发的场景,其他人用公钥加密对称的秘钥,那么只有授权人才持有私钥,因此才能解密获得对应的秘钥,解决了aes密钥分发的难题;

2)对于身份验证的场景,授权人用私钥加密一段指令,其他人用公钥解密对应的数据,验证对应的指令与之前约定的某些特征一致(例如,这段话必须使用四川口音,像是坚果云CEO 

的标准四川口音==),如果一致,那么可以确认这个指令就是授权人发出的。

相关趣闻轶事:

RSA除了是一个伟大的发明,被免费开放给所有互联网用户使用。它的发明者还以此成立了一家名为 RSA Security 的网络安全公司,这家公司最后被EMC高价收购。这是德艺双馨的伟大证明, 是“又红又专”的典范。

RSA的算法是以三个发明者的名字命名的,三位都是成功的数学家,科学家和企业家,其中的排名第一Ron Rivest,有非常多的杰出贡献。

RSA是整个互联网数据安全的基础,与光纤处于同样基础和重要的方式。 大部分的加密和解密的应用都是同时应用RSA和aes。

总结

破解加密的难度除了跟 加密方法 有关,还跟 密钥长度 以及 加密模式 有很大的关系,就拿aes来说,有aes128和aes256( 代表密钥长度 ),显然aes256的安全性能比aes128更高,而aes又要四种模式:ECB、CBC、CFB、OFB( 代表加密模式 )。

RSA1024是属于非对称加密,是基于大整数因式分解难度,也就是两个质数相乘很容易,但是找一个大数的质因子非常困难。量子计算机时代,RSA有一定的风险,具体可以参考: 超链接

aes256目前没有明显的漏洞,唯一的问题就是如何安全的分发密钥。

现在大部分的加密解密都是同时应用RSA和aes,发挥各自的优势,使用RSA进行密钥分发、协商,使用aes进行业务数据的加解密。

密码学基础(二):对称加密

加密和解密使用相同的秘钥称为对称加密。

DES:已经淘汰

3DES:相对于DES有所加强,但是仍然存在较大风险

aes:全新的对称加密算法。

特点决定使用场景,对称加密拥有如下特点:

速度快,可用于频率很高的加密场景。

使用同一个秘钥进行加密和解密。

可选按照128、192、256位为一组的加密方式,加密后的输出值为所选分组位数的倍数。密钥的长度不同,推荐加密轮数也不同,加密强度也更强。

例如:

aes加密结果的长度由原字符串长度决定:一个字符为1byte=4bit,一个字符串为n+1byte,因为最后一位为'\0',所以当字符串长度小于等于15时,aes128得到的16进制结果为32位,也就是32 4=128byte,当长度超过15时,就是64位为128 2byte。

因为对称加密速度快的特点,对称加密被广泛运用在各种加密场所中。但是因为其需要传递秘钥,一旦秘钥被截获或者泄露,其加密就会玩完全破解,所以aes一般和RSA一起使用。

因为RSA不用传递秘钥,加密速度慢,所以一般使用RSA加密aes中锁使用的秘钥后,再传递秘钥,保证秘钥的安全。秘钥安全传递成功后,一直使用aes对会话中的信息进行加密,以此来解决aes和RSA的缺点并完美发挥两者的优点,其中相对经典的例子就是HTTPS加密,后文会专门研究。

本文针对ECB模式下的aes算法进行大概讲解,针对每一步的详细算法不再该文讨论范围内。

128位的明文被分成16个字节的明文矩阵,然后将明文矩阵转化成状态矩阵,以“abcdefghijklmnop”的明文为例:

同样的,128位密钥被分成16组的状态矩阵。与明文不同的是,密文会以列为单位,生成最初的4x8x4=128的秘钥,也就是一个组中有4个元素,每个元素由每列中的4个秘钥叠加而成,其中矩阵中的每个秘钥为1个字节也就是8位。

生成初始的w[0]、w[1]、w[2]、w[3]原始密钥之后,通过密钥编排函数,该密钥矩阵被扩展成一个44个组成的序列W[0],W[1], … ,W[43]。该序列的前4个元素W[0],W[1],W[2],W[3]是原始密钥,用于加密运算中的初始密钥加,后面40个字分为10组,每组4个32位的字段组成,总共为128位,分别用于10轮加密运算中的轮密钥加密,如下图所示:

之所以把这一步单独提出来,是因为ECB和CBC模式中主要的区别就在这一步。

ECB模式中,初始秘钥扩展后生成秘钥组后(w0-w43),明文根据当前轮数取出w[i,i+3]进行加密操作。

CBC模式中,则使用前一轮的密文(明文加密之后的值)和当前的明文进行异或操作之后再进行加密操作。如图所示:

根据不同位数分组,官方推荐的加密轮数:

轮操作加密的第1轮到第9轮的轮函数一样,包括4个操作:字节代换、行位移、列混合和轮密钥加。最后一轮迭代不执行列混合。

当第一组加密完成时,后面的组循环进行加密操作知道所有的组都完成加密操作。

一般会将结果转化成base64位,此时在iOS中应该使用base64编码的方式进行解码操作,而不是UTF-8。

base64是一种编码方式,常用语传输8bit字节码。其编码原理如下所示:

将原数据按照3个字节取为一组,即为3x8=24位

将3x8=24的数据分为4x6=24的数据,也就是分为了4组

将4个组中的数据分别在高位补上2个0,也就成了8x4=32,所以原数据增大了三分之一。

根据base64编码表对数据进行转换,如果要编码的二进制数据不是3的倍数,最后会剩下1个或2个字节怎么办,Base64用\x00字节在末尾补足后,再在编码的末尾加上1个或2个=号,表示补了多少字节,解码的时候,会自动去掉。

举个栗子:Man最后的结果就是TWFu。

计算机中所有的数据都是以0和1的二进制来存储,而所有的文字都是通过ascii表转化而来进而显示成对应的语言。但是ascii表中存在许多不可见字符,这些不可见字符在数据传输时,有可能经过不同硬件上各种类型的路由,在转义时容易发生错误,所以规定了64个可见字符(a-z、A-Z、0-9、+、/),通过base64转码之后,所有的二进制数据都是可见的。

ECB和CBC是两种加密工作模式。其相同点都是在开始轮加密之前,将明文和密文按照128/192/256进行分组。以128位为例,明文和密文都分为16组,每组1个字节为8位。

ECB工作模式中,每一组的明文和密文相互独立,每一组的明文通过对应该组的密文加密后生成密文,不影响其他组。

CBC工作模式中,后一组的明文在加密之前先使用前一组的密文进行异或运算后再和对应该组的密文进行加密操作生成密文。

为简单的分组加密。将明文和密文分成若干组后,使用密文对明文进行加密生成密文

CBC

加密:

解密:

PHP 加密:aes & RSA

最近两年一直从事与金融相关项目的开发与维护。但是,关于 PHP 加密解密的最佳实践,网上没有人给出一个完美的总结。恰逢最近看了《图解密码技术》一书,对 PHP 加解密有了更深刻的认识。

为了避免各位看枯燥的文字理论,开篇我就把总结给出:

一、对称加密

对称加密的特点是加解密速度快,加密后的密文强度目前还没有硬解的可能性。但是,在未来随着计算机性能的提升有可能会出现被破解的可能性。

对称加密的缺点也很明显。对称加密的加密过程与解密过程使用的是同一把密钥。一旦泄漏密钥,加密就失去了任何意义。

根据《图解密码技术》一书的推荐,对称加密目前推荐使用 aes。在 PHP 当中要实现 aes 加解密,是使用 openssl 扩展来实现。所以,请确保你的 PHP 已经开启了 openssl 扩展。

可以通过如下方式检测:

或者如下方式检测:

aes 的加密模式属于分组密码模式。所谓分组密码,是加密时把明文按照固定的长度分组,然后再进行加密。当然,细节之处很很多不同。aes 分组模式有多种:ECB、CBC、CFB、OFB、CTR 五种分组模式。目前优先推荐使用 CBC 模式。

如果使用 CBC 模式,那么在加密的时候,就需要一个前置的加密向量 IV。当初博主在使用 aes 来加密的时候,就很奇怪一个对称加密为何要这个向量。因为,在博主寒冰的潜意识里,对称加密只需要一个密钥就 Ok 了。没想到 aes 加密还有多种模式,而这个 CBC 模式恰恰就需要一个这样的向量值。关于这个向量大家可以在网上查阅相关的资料。这个东西非常重要,也非常好理解。

关于 PHP aes 加解密会用到的相关方法:

aes 支持三种强度:128、192、256。128 位的强度最低,但是,加密解密速度较快。256 位强度最高,但是,加密解密速度最低。所以,大家根据自己系统的重要程度选择使用对应强度。通常普通的金融项目使用 192 位完整够用了。顶级的就用 256 位。其他的就用 128 位吧。

二、非对称加密

非对称加密是指公钥加密私钥解密,私钥加密公钥解密的算法。非对称加密的算法有很多。《图解密码技术》一书推荐使用 RSA 算法。它使用起来也非常简单。

要使用 RSA 算法。首先,我们必须生成一对公钥私钥。其实生成公钥私钥很简单。

在 Linux 系统,直接使用如下命令生成:

此命令会生 ~/.ssh/ 目录下生成两个文件:

id_rsa 是私钥, is_rsa.pub 是公钥。

关于 PHP RSA 加解密会用到的相关方法:

以上就是关于在 PHP 项目开发中,我们使用的加密解密算法的一个总结。博主寒冰在总结过程中难免会有不足之处,还请大家指正!谢谢!

智能化时代的到来涉及了各种核心算法,保护算法就能保障开发者权益,杜绝市面上各种山寨品,加密芯片恰好能起到很好的保护作用,如何选择加密芯片呢?KEROS加密芯片专注于加密领域十余年,行业首选。
1.安全性:采用国际通用aes256算法加密并同时通过KAS传送,除基本认证之外,利用2K安全EEPROM,用户可以自己管理密钥和数据,实现双重保护。
2.唯一性:以定制的方式为每一位用户单独定制“专属型号CID”,多用户之间算法不兼容,并且采用固化的方法直接将算法固化到晶圆上而无需烧入。
3.序列号:每颗芯片制造生产时具有5字节全球唯一SN序列号,每颗芯片SN都不会重复。
4.防抄特性:每颗芯片都有自己独特的密钥系统,破解单颗芯片只对这颗芯片对应的产品有效,对整个同类型的产品是无效的,依旧无法通过验证。而且KEROS采用ASIC方法设计,芯片内为纯逻辑电路,封装内有40多层逻辑电路整合了10万多个逻辑门,爆力刨片破解难度可想而知。
5.安全存储:用户可以将保密数据加密之后安全的存放到EEPROM中。为什么要rsa和aes混合加密的介绍就聊到这里吧,感谢你花时间阅读本站内容。

本文标签:为什么要rsa和aes混合加密

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