对称加密体系

简介

加密解密的过程中使用同一个**，也称作单**加密。
例如：
I love you 每个字母按字母表的顺序想后移动一位变成J mpwf zpv，而J mpwf zpv按字母表的顺序向前移动一位变成I love you，此时加密和解密的过程中1就充当了**的角色。I love you称之为明文，J mpwf zpv称之为密文

对称加密的问题

**的配送：接收者A收到了B发来的密文，A要想进行解密，就必须使用和B进行加密时相同的**，因此B必须要把**也送给A。但是这样就产生了一个矛盾，如果有一种方法能将**发送出去，那岂不是可以使用同样的方法来发送明文。

对称加密实例

DES

• DES是1997年美国联邦信息处理标准中所采用的一种对称密码算法，一直以来被美国以及其他国家的政府和银行等广泛采用。随着计算机的快速发展，DES已经被暴力**，1997年用时96天破译**，1998年41天破译**，到了1999年只用22小时15分钟就可以破译。
• DES是一种将64比特的明文加密成64比特的密文的对称密码算法，它的**长度是56比特。尽管从规格上来说，DES的**长度是64比特，但是由于每隔7比特会设置一个用于错误检查的比特，因此实质上其**长度是56比特。
• DES以64比特的明文为一个单位来进行加密，每64比特为一个分组。
• DES每次每次只能加密64比特的数据，如果要加密的明文比较长，就需要对DES加密进行迭代，而迭代的具体方案就称为模式。
• DES内部实现理论：在des中各个步骤称为轮，整个加密过程进行16轮循环。

单轮加密：

• 子**：中间的子**指的是本轮加密使用的**，每一轮都需要使用一个不同的子**，由于它只在一轮中使用，只是一个局部**，所以称之为子**。
• 轮函数：根据右侧和子**生成对左侧进行加密的比特序列，它是密码体系的核心。将轮函数的输出于左侧进行XOR运算，其结果就是加密后的左侧。

两轮加***相同：

连续两轮加密的**如果相同，相当于加密之后又进行解密。
三轮加密和解密分别如下：


右半部分实际上没有进行任何处理，这在加密算法中看起来是一种浪费，但却保证了可解密性，因为完全没有进行任何处理的右半部分是解密过程所必须的信息。由于加密和解密可以用完全相同的结构来实现，因此用于实现DES算法的硬件设备的设计也变得容易了。

3DES

(1).三重DES是为了增强DES的强度，将DES重复3次所得到的一种密码算法。
(2).3DES加密机制：

对上图说明：

• 明文经过三次DES处理才能变成最后的密文，由于DES**的长度实质上是56比特，因此三重DES的**长度就是56*3=168比特。
• 三重DES并不是进行三次加密(加密->加密->加密)，而是加密->解密->加密的过程，这种设计是为了让3DES能够兼容普通的DES。当三重DES所有**都相同时，三重DES也就等于普通的DES了，这是因为在前两部加密->解密之后，得到的就是最初的明文，因此以前DES加密的密文，也就可以通过这种方式用三重DES来进行解密。

(3).三重DES解密机制
3DES的解密过程和加密过程正好相反，是以**3，**2，**1的顺序执行解密->加密->解密的过程。

AES

AES是取代其前任标准DES而成为新标准的一种对称密码算法。其是通过公开竞选而制定的，组织该劲炫活动的是美国的一家标准化机构。在评选AES的时候不仅仅考虑到了一种算法是否存在弱点，算法的速度，实现的容易行也都考虑在内了。

模式

ECB模式

ECB模式的全称是Electronic CodeBook，也称之为电子密码本模式，在ECB模式中，将明文分组加密之后的结果将直接称为密文分组。

ECB模式是所有模式中最简单的一种。ECB模式中，明文分组与密文分组是一一对应的关系，因此，如果明文中存在多个相同的明文分组，则这些明文分组最终将被转换为相同的密文分组。这样一来，只要观察一下密文，就可以知道明文中存在怎样的重复组合，并可以以此为线索破译密码，因此ECB模式是存在一定风险的。

CBC模式

CBC模式的全称是Cipher Block Chaining模式(密文分组链接模式)，之所以叫这个名字，是因为密文分组是像链条一样互相链接在一起的。在CBC模式中，首先将明文分组与前一个密文分组进行XOR运算，然后在进行加密。

初始化向量：当加密第一个明文分组时，由于不存在“前一个密文分组”，因此需要实现准备一个长度为一个分组的比特序列来代替“前一个密文分组”，这个比特序列称为初始化向量，通常缩写为IV。
分析：
1. 假设CBC模式加密的密文分组中有一个分组损坏了(列入由于硬盘故障导致密文分组的值发生了改变)，只要密文分组的长度没有发生变化，则解密时最多只会有2个分组收到数据损坏的影响。

1. 假设CBC模式的密文分组中有一些比特缺失了(例如通信错误导致没有收到某些比特等)，那么此时即便只确实一个比特，也会导致分组的长度发生改变，此后的分组发生错位，这样一来，缺失比特的位置止呕的密文分组也就全部无法解密了。

CFB模式

CFB模式的全称是Cipher FeedBack模式(密文反馈模式)。在CFB模式中，前一个密文分组被送回到密码算法的输入端。所谓反馈，这里指的就是返回输入端的意思。

d. OFB模式
OFB模式的全称是Output-Feedback模式(输出反馈模式)。在OFB模式中，密码算法的输出会反馈到密码算法的输入中。