加密技术及流行加密算法

深入浅出谈加密

　　加密技术已经渗透进了整个信息时代，任何人都不可避免地要接触到——即使你根本不知道“加密”是什么。银行卡、登录计算机的口令、电子邮件的账号密码……无一例外地跟加密技术紧紧联系在一起。

　　任何一个安全专家提起如今信息技术的安全保护措施，都不可避免要涉及一个词：加密（encrypt）。的确，纵观当今信息世界，加密离我们并不遥远，从小小的个人密码，到重要机密文件，无一不是经过加密后的产物。

　　许多人一提起“加密”，都会有一种畏惧心理，以为加密技术绝对是“新手勿近”的尖端科技。其实不然，加密实际上一直陪伴在你一生的成长之中，回 忆一下小时候很多人都玩过的智力游戏：007收到遇害同事的字条，上面写着4FEFKKILJK81IP，根据事先约定，已知C=3、Q＝H，问该同事要 传递什么信息给007？如果把这道题目放到信息技术领域来看待，就是一条经过简单替换字符算法加密的字符串，它把原始字符改为使用相对应的数字排序来替 代，从而产生了一组“没有意义”的字符组合，但是因为我们知道C＝3等若干条件，所以稍加排序即可得到这样的句子：Do not trust Hary，这个过程也被称为“解密”（decrypt）。

　　有些读者也许会不屑一顾，就这么简单的游戏也算加密？别忘了，我们是在已经知道“C=3”的前提下完成“解密”的，换句话说，也就是已经知道了“算法”，否则光凭以上一组不知所云的字符串，谁能解开其中的秘密？

　　加密和解密

　　“就不让你直接看到信息”——将与之相似的思路加以扩充，便成了“加密”的来由；而拓展“我偏要看到你不想让我看的信息”的思想，则发展出了“解密”技术。加密和解密从诞生之日起，就是一对不可分割的难兄难弟。

　　加密作为保障数据安全的一种方式，很早就出现在人类的信息传递中，从远古时代开始，人们就已经在采用一种如今称为“编码”（Code）的方法用 于保护文字信息。最早影响全世界的加密技术诞生于战争年代，由德国人发明，用于传递情报信息；而最早影响全世界的解密技术，也诞生于战争年代，由英美人开 发出来用于破译德国人的情报信息。正是战争让加解密技术不断改进发展，直到现在，加密技术仍然在为信息时代的数据安全服务。

　　说了这么多，也该为加密技术做一个较为准确而科学的概念了，所谓“加密”，就是对原内容为明文的文件或数据按某种算法进行处理，使其成为不可读 的代码，经过这样处理的数据通常称为“密文”，密文只能在经过相对应的反向算法处理后才能恢复原来的内容，通过这样的途径来达到保护数据不被非法窃取、阅 读的目的，而将该编码信息转化为其原来数据的过程，就是“解密”。

　　无论哪一个国家，都会有专家专注于加密技术的研究，因此也就出现了形形色色的加密算法，这些加密算法按照生物界“弱肉强食”的定律发展并完善 着。其中，强度高（不容易被破解）的算法得以保留和继续发展，强度低的算法最终被时间淘汰。除了一些公开的加密算法之外，也存在着一部分未公开的私人加密 算法。通常我们提及加密技术时所说的“MD5加密”、“SHA-1加密”、“RSA加密”等，其实就是在说它们所采用的算法。

　　算法：关键的抉择

　　“我想要葡萄，还想要橙子，可是我只能选择其中一样，我该选哪个？”如果要为自己的数据加密，我们就不得不面对这样一个选择，因为世界上的算法 不止一个，究竟什么算法才是最适合的呢？于是，我们逐渐陷入一个选择的泥潭中。其实，在选择使用哪种算法作为你的加密基础前，如果能对各种常见算法的原理 有个大概的了解，相信你就不会感到那么迷茫了。

　　基于“消息摘要”的算法

　　“消息摘要”（Message Digest）是一种能产生特殊输出格式的算法，这种加密算法的特点是：无论用户输入什么长度的原始数据，经过计算后输出的密文都是固定长度的，这种算法 的原理是根据一定的运算规则对原数据进行某种形式的提取，这种提取就是“摘要”，被“摘要”的数据内容与原数据有密切联系，只要原数据稍有改变，输出的 “摘要”便完全不同，因此，基于这种原理的算法便能对数据完整性提供较为健全的保障。但是，由于输出的密文是提取原数据经过处理的定长值，所以它已经不能 还原为原数据，即消息摘要算法是“不可逆”的，理论上无法通过反向运算取得原数据内容，因此它通常只能被用来做数据完整性验证，而不能作为原数据内容的加 密方案使用，否则谁也无法还原。尽管如此，“消息摘要”算法还是为密码学提供了健全的防御体系，因为连专家也无法根据拦截到的密文还原出原来的内容。

　　如今常用的“消息摘要”算法经历了多年验证发展而保留下来的算法已经不多，这其中包括MD2、MD4、MD5、SHA、SHA-1/256/383/512等，其中最广泛应用的是基于MD4发展而来的MD5算法。

　　MD5算法

　　MD5算法的全称是“消息摘要算法5”（Message-Digest Algorithm version.5），它是当前公认的强度最高的加密算法。出现在MD5之前的是MD2和MD4，虽然这三者的算法结构多少有点相似，但是由于MD2诞生 于8位计算的时代，因此它的设计与后来出现的MD4、MD5完全不同，因此不能进行简单的替代。然而，无论是MD2、MD4还是MD5，它们都是在获得一 个随机长度信息的基础上产生一个128位信息摘要的算法。

　　MD2算法是Rivest在1989年开发的，它很慢（因为是为8位机器设计的），但相当安全。在这个算法中，首先要对信息进行数据补位，使信 息的字节长度是16的倍数。然后，以一个16位的检验和追加到信息末尾，并且根据这个新产生的信息计算出散列值（Hash），最终运算结果即为类似于 “d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e”的摘要，而且这个值是惟一的。

　　为了加强算法的安全性，Rivest在1990年又开发出MD4算法。MD4算法同样需要填补信息以确保信息的字节长度加上448后能被512整除（信息字节长度除以512的余数为448）。然后，一个以64位二进制表示的信息的最初长度被添加进来。