对称加密算法总结

Published 2023年03月10日 01:49 by james

常见的对称加密算法有DES、3DES、AES、RC4和Blowfish等,这些算法在加密速度、加密强度、密钥长度和安全性等方面都有所不同。

以下是这些算法的详细对比:

  • DES (Data Encryption Standard):DES是一种古老的对称加密算法,它使用56位密钥和64位分组大小。DES的加密速度相对较慢,而且密钥长度较短,安全性受到了威胁,已经不再被广泛使用。
  • 3DES (Triple Data Encryption Standard):3DES是DES的改进版,它使用3个56位的密钥来加密数据,加密强度更高。但是,3DES的加密速度比其他算法慢,因为它需要进行多次加密。
  • AES (Advanced Encryption Standard):AES是一种高级对称加密算法,它使用128位、192位或256位的密钥和128位分组大小。AES比DES和3DES更快,安全性更高,目前被广泛使用。
  • RC4:RC4是一种流密码算法,它使用变长密钥,可以支持任意长度的密钥。RC4的加密速度很快,但是它的安全性受到了威胁,容易受到攻击,不建议使用。
  • Blowfish:Blowfish是一种对称加密算法,它使用变长密钥和64位分组大小。Blowfish的加密速度很快,安全性也很高,但是在一些情况下,可能受到已知明文攻击的威胁。
Algorithm Key Length Block Size Encryption Mode(s) Padding Mode(s) Encryption Speed Security Hardware Support Parallelization Support
DES 56 bits 64 bits ECB, CBC, CFB, OFB, CTR PKCS5Padding, NoPadding, ISO10126Padding, X.923Padding, ZeroBytePadding 1.1 MB/s Not secure Widely available Not supported
3DES 112/168 bits 64 bits ECB, CBC, CFB, OFB, CTR PKCS5Padding, NoPadding, ISO10126Padding, X.923Padding, ZeroBytePadding 147 KB/s Not secure Widely available Not supported
AES 128/192/256 bits 128 bits ECB, CBC, CFB, OFB, CTR PKCS7Padding, NoPadding, ISO10126Padding, X.923Padding, ZeroBytePadding 3.4 GB/s Secure Widely available Supported
RC4 40-2048 bits N/A Stream cipher N/A 70 MB/s Not secure Widely available Supported
RC6 128/192/256 bits 128 bits ECB, CBC, CFB, OFB, CTR PKCS5Padding, NoPadding, ISO10126Padding, X.923Padding, ZeroBytePadding 230 MB/s Secure Not widely available Supported
BLOWFISH 32-448 bits 64 bits ECB, CBC, CFB, OFB PKCS5Padding, NoPadding, ISO10126Padding, X.923Padding, ZeroBytePadding 155 MB/s Not secure Widely available Not supported
TWOFISH 128/192/256 bits 128 bits ECB, CBC, CFB, OFB PKCS5Padding, NoPadding, ISO10126Padding, X.923Padding, ZeroBytePadding 69 MB/s Secure Not widely available Supported
Serpent 128/192/256 bits 128 bits ECB, CBC, CFB, OFB, CTR PKCS5Padding, NoPadding, ISO10126Padding, X.923Padding, ZeroBytePadding 81 MB/s Secure Not widely available Supported
Camellia 128/192/256 bits 128 bits ECB, CBC, CFB, OFB, CTR PKCS5Padding, NoPadding, ISO10126Padding, X.923Padding, ZeroBytePadding 1.8 GB/s Secure Not widely available Supported
CAST5 40-128 bits 64 bits ECB, CBC, CFB, OFB PKCS5Padding, NoPadding, ISO10126Padding, X.923Padding, ZeroBytePadding 140 MB/s Not secure Widely available Not supported
IDEA 128 bits 64 bits ECB, CBC, CFB, OFB PKCS5Padding, NoPadding, ISO10126Padding, X.923Padding, ZeroBytePadding 81 MB/s Not secure Not widely available Not supported

在对称加密中,加密算法通常会按照固定的分组大小对数据进行分组,然后逐个分组地加密,因此需要使用一种称为加密模式的技术来确定如何对数据进行分组和加密。下面是常见的加密模式的说明:

  1. ECB (Electronic Codebook):ECB 是最简单的加密模式,它将每个分组独立加密,不考虑前一个或后一个分组的内容。因此,如果加密数据中存在相同的分组,则会生成相同的加密结果,这可能导致安全问题。
  2. CBC (Cipher Block Chaining):CBC 模式在加密之前会将上一个分组的密文与当前分组的明文进行异或运算,然后再进行加密。由于每个分组都依赖于前一个分组,因此相同的分组不会生成相同的加密结果。
  3. CFB (Cipher Feedback):CFB 模式与 CBC 类似,但是使用加密算法生成密钥流,然后将明文与密钥流进行异或运算。与 CBC 不同,CFB 不需要等待前一个分组的加密结果。
  4. OFB (Output Feedback):OFB 模式也使用加密算法生成密钥流,然后将密钥流与明文进行异或运算。与 CBC 和 CFB 不同,OFB 不需要等待前一个分组的加密结果。
  5. CTR (Counter):CTR 模式使用计数器生成密钥流,然后将密钥流与明文进行异或运算。计数器通常在每个分组中递增,以生成不同的密钥流。
  6. GCM (Galois/Counter Mode):GCM 模式是一种在加密时同时提供机密性和完整性保护的加密模式。它使用 CTR 模式生成密钥流,并使用 GHASH 算法提供完整性保护。

这些加密模式的选择取决于特定应用程序的安全需求和性能需求。需要注意的是,在使用这些加密模式时,还需要考虑一些安全性和实施方面的问题,例如加密和解密密钥的安全管理、初始化向量的选择和管理以及填充方案的选择等。

在对称加密算法中,加密算法通常会将明文划分为固定长度的块进行加密,这个块的长度通常是固定的。但是当明文长度不是块长度的整数倍时,就需要使用填充(Padding)来将明文补全至块长度的整数倍,才能进行加密。

填充模式是一种特定的算法,用于在明文末尾添加额外的数据,以使明文长度达到块长度的整数倍。填充模式的选择对于安全性和正确性都很重要。

常见的填充模式包括:

  • PKCS5Padding/PKCS7Padding:采用可变长度的填充,填充的字节的值为填充的字节数;
  • ISO10126Padding:将填充的字节设置为随机数,最后一个字节为填充的字节数;
  • X.923Padding:填充的字节为0,最后一个字节为填充的字节数;
  • ZeroBytePadding:填充的字节为0,最后一个字节为填充的字节数。

需要注意的是,填充模式的选择可能会影响加密的安全性。例如,对于块加密算法,如果明文长度不是块长度的整数倍,使用零填充可能会暴露加密算法的弱点。因此,一般建议使用PKCS5PaddingPKCS7Padding填充模式。

总体来说,AES是目前最常用的对称加密算法,因为它的安全性和效率都比较高。但是,在选择加密算法时,还需要考虑应用程序的特定需求,比如安全性、性能和可用性等因素。

附录

对称加密算法是一种加密方式,使用相同的密钥进行加密和解密。下面对比了一些常见的对称加密算法:

DES(Data Encryption Standard) 密钥长度:56位 分组大小:64位 加密模式:ECB、CBC、CFB、OFB等 填充模式:PKCS#5、ISO/IEC 7816-4等 加密速度:较慢 安全性:已被破解 硬件实现:容易实现

3DES(Triple Data Encryption Standard) 密钥长度:56位或112位 分组大小:64位 加密模式:ECB、CBC、CFB、OFB等 填充模式:PKCS#5、ISO/IEC 7816-4等 加密速度:比DES慢 安全性:比DES更安全 硬件实现:相对困难

AES(Advanced Encryption Standard) 密钥长度:128位、192位或256位 分组大小:128位 加密模式:ECB、CBC、CFB、OFB等 填充模式:PKCS#5、ISO/IEC 7816-4等 加密速度:比DES和3DES快 安全性:目前为止是最安全的对称加密算法 硬件实现:需要专门的硬件支持

RC4(Rivest Cipher 4) 密钥长度:40位或128位 分组大小:不适用 加密模式:流加密 填充模式:不适用 加密速度:快 安全性:已被破解 硬件实现:容易实现

RC6(Rivest Cipher 6) 密钥长度:128位、192位或256位 分组大小:128位 加密模式:ECB、CBC、CFB、OFB等 填充模式:PKCS#5、ISO/IEC 7816-4等 加密速度:比DES和3DES快 安全性:比DES更安全 硬件实现:相对困难

BLOWFISH 密钥长度:32位到448位(可变) 分组大小:64位 加密模式:ECB、CBC、CFB、OFB等 填充模式:PKCS#5、ISO/IEC 7816-4等 加密速度:比DES和3DES快 安全性:目前为止是相对安全的 硬件实现:容易实现

TWOFISH 密钥长度:128位、192位或256位 分组大小:128位 加密模式:ECB、CBC、CFB、OFB等 填充模式:PKCS#5、ISO/IEC 7816-4等 加密速度:比DES和3DES快 安全性:目前为止是相对安全的 硬件实现:相对困难

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