对称密码体制和非对称密码体制

对称加密 (Symmetric Key Encryption) 

对称加密是最快速、最简单的一种加密方式，加密（encryption）与解密（decryption）用的是同样的密钥（secret key）。对称加密有很多种算法，由于它效率很高，所以被广泛使用在很多加密协议的核心当中。自1977年美国颁布DES（Data Encryption Standard）密码算法作为美国数据加密标准以来，对称密码体制迅速发展，得到了世界各国的关注和普遍应用。对称密码体制从工作方式上可以分为分组加密和序列密码两大类。

对称加密算法的优点：算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。

对称加密算法的缺点：交易双方都使用同样钥匙，安全性得不到保证。此外，每对用户每次使用对称加密算法时，都需要使用其他人不知道的惟一钥匙，这会使得发收信双方所拥有的钥匙数量呈几何级数增长，密钥管理成为用户的负担。对称加密算法在分布式网络系统上使用较为困难，主要是因为密钥管理困难，使用成本较高。而与公开密钥加密算法比起来，对称加密算法能够提供加密和认证却缺乏了签名功能，使得使用范围有所缩小。

对称加密通常使用的是相对较小的密钥，一般小于256 bit。因为密钥越大，加密越强，但加密与解密的过程越慢。如果你只用1 bit来做这个密钥，那黑客们可以先试着用0来解密，不行的话就再用1解；但如果你的密钥有1 MB大，黑客们可能永远也无法破解，但加密和解密的过程要花费很长的时间。密钥的大小既要照顾到安全性，也要照顾到效率，是一个trade-off。

分组密码，也叫块加密(block cyphers)，一次加密明文中的一个块。是将明文按一定的位长分组，明文组经过加密运算得到密文组，密文组经过解密运算（加密运算的逆运算），还原成明文组，有 ECB、CBC、CFB、OFB 四种工作模式。

序列密码，也叫流加密(stream cyphers)，一次加密明文中的一个位。是指利用少量的密钥（制乱元素）通过某种复杂的运算（密码算法）产生大量的伪随机位流，用于对明文位流的加密。解密是指用同样的密钥和密码算法及与加密相同的伪随机位流，用以还原明文位流。

常用对称加密算法包括 DES、3DES、AES

1. DES（Data Encryption Standard）：数据加密标准，速度较快，适用于加密大量数据的场合。
2. 3DES（Triple DES）：是基于DES，对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密，强度更高。
3. AES（Advanced Encryption Standard）：高级加密标准，是下一代的加密算法标准，速度快，安全级别高，支持128、192、256、512位密钥的加密。

算法特征
1. 加密方和解密方使用同一个密钥。
2. 加密解密的速度比较快，适合数据比较长时的使用。
3. 密钥传输的过程不安全，且容易被破解，密钥管理也比较麻烦。

非对称加密(Asymmetric Key Encryption)

非对称加密为数据的加密与解密提供了一个非常安全的方法，它使用了一对密钥，公钥（public key）和私钥（private key）。私钥只能由一方安全保管，不能外泄，而公钥则可以发给任何请求它的人。非对称加密使用这对密钥中的一个进行加密，而解密则需要另一个密钥。比如，你向银行请求公钥，银行将公钥发给你，你使用公钥对消息加密，那么只有私钥的持有人--银行才能对你的消息解密。与对称加密不同的是，银行不需要将私钥通过网络发送出去，因此安全性大大提高。

非对称加密算法的优点：安全性更高，公钥是公开的，秘钥是自己保存的，不需要将私钥给别人。

非对称加密算法的缺点：加密和解密花费时间长、速度慢，只适合对少量数据进行加密。

对称加密算法相比非对称加密算法来说，加解密的效率要高得多。但是缺陷在于对于秘钥的管理上，以及在非安全信道中通讯时，密钥交换的安全性不能保障。所以在实际的网络环境中，会将两者混合使用。

非对称加密算法包括 RSA、Elgamal、背包算法、Rabin、D-H、ECC（椭圆曲线加密算法），常见的有RSA、ECC。

分组加密的四种工作模式

ECB (Electronic Code Book，电子编码本) 

ECB 模式是最简单的加密模式，明文消息被分成固定大小的块（分组），并且每个块被单独加密。每个块的加密和解密都是独立的，且使用相同的方法进行加密，所以可以进行并行计算，但是这种方法一旦有一个块被破解，使用相同的方法可以解密所有的明文数据，安全性比较差。适用于数据较少的情形，加密前需要把明文数据填充到块大小的整倍数。

ECB算法优点：
简单、孤立，每个块单独运算。适合并行运算。传输错误一般只影响当前块。
ECB算法缺点：
同明文输出同密文，可能导致明文攻击。

Encryption：

Decryption：

CBC (Cipher Block Chaining, 密码分组链接)

CBC 模式中每一个分组要先和前一个分组加密后的数据进行XOR异或操作，然后再进行加密。这样每个密文块依赖该块之前的所有明文块，为了保持每条消息都具有唯一性，第一个数据块进行加密之前需要用初始化向量IV进行异或操作。CBC模式是一种最常用的加密模式，它主要缺点是加密是连续的，不能并行处理，并且与ECB一样消息块必须填充到块大小的整倍数。 

CBC算法优点：
串行化运算，相同明文不同密文。
CBC算法缺点：
需要初始向量。

Encryption：

Decryption：

CFB (Cipher Feedback, 密码反馈)
CFB 模式和CBC模式比较相似，前一个分组的密文加密后和当前分组的明文XOR异或操作生成当前分组的密文。CFB模式的解密和CBC模式的加密在流程上其实是非常相似的。

CFB算法优点：
同明文不同密文，分组密钥转换为流密码。
CFB算法缺点：
串行运算不利并行，传输错误可能导致后续传输块错误。

Encryption：

Decryption：

OFB (Output Feedback, 输出反馈)

OFB 模式将分组密码转换为同步流密码，也就是说可以根据明文长度先独立生成相应长度的流密码。通过流程图可以看出，OFB和CFB非常相似，CFB是前一个分组的密文加密后XOR当前分组明文，OFB是前一个分组与前一个明文块异或之前的流密码XOR当前分组明文。由于异或操作的对称性，OFB模式的解密和加密完全一样的流程。 

OFB算法优点：
同明文不同密文，分组密钥转换为流密码。
OFB算法缺点：
串行运算不利并行，传输错误可能导致后续传输块错误。

Encryption：

Decryption：