对称加密解释（5分钟或更短时间）

对称加密是一种快速且安全的加密方式，它使用一个密钥进行加密和解密。

加密是将可读的信息转换为一种称为密文的混乱、不可读的格式的过程。这样做是为了防止未经授权的人访问敏感信息。

为了加密数据，加密算法使用随机的比特字符串将数据混乱成无法理解的形式。用于加密数据的随机比特字符串被称为加密密钥。

在February 2009中，戴夫·克鲁斯在自己的银行账户中发现了可疑交易。起初，少于40美元的小额交易引起了他的怀疑，但并未引起他的警觉。然而，半年后，情况变得糟糕起来。交易金额增长到500美元、600美元，有时一天总共达到2800美元至3200美元之间。

在不到六个月的时间里，克鲁斯损失了90万美元给恶意攻击者，并额外花费了10万美元来解决他陷入的困境。

更糟糕的是，他的社会安全号码、地址和电话号码一直被用来开设银行账户。所有这些都是因为他的personal data通过感染他的电脑的恶意软件而被盗。

克鲁斯的案例并不是独一无二的。许多人和组织遭受了昂贵的数据泄露，不仅导致了关键数据的丢失和服务的中断，还造成了巨大的财务损失。

因此，确保sensitive information免受恶意攻击者的保护非常重要。通过对称加密是做到这一点的一个很好的方法。

对称加密

Encryption确保即使敏感信息落入了错误的手中，也无法被未经授权的人理解。有两种类型的加密：非对称加密和对称加密。

这两者之间的区别在于用于加密和解密的密钥。在asymmetric encryption中，也称为公钥加密，有两个密钥，一个用于加密，另一个用于解密。

在对称加密中，一个密钥用于加密和解密加密的数据。当两个通信方使用对称加密来加密它们的数据时，它们将都使用相同的密钥进行加密和解密。这就是为什么对称加密也被称为共享密钥加密。

拥有该密钥的任何人都可以加密数据或将其解密回其原始形式。因此，重要的是将此密钥保密，以防止未经授权的人访问。这也是为什么对称加密也被称为秘密密钥加密的原因。对称加密的安全性在于密钥保持秘密。

对称加密的工作原理

对称加密有两种模式：流模式和块模式。在流模式中，每个数据位都独立加密并作为连续流传输。在块模式中，要加密的数据首先被分成56、128、192或256位的块。然后对这些块进行加密和传输。

当两个通信方使用对称加密时，使用对称加密算法（如高级加密标准（AES））生成一个对称密钥。然后将该密钥共享给通信的各方。

这可以通过密钥协商协议（如椭圆曲线Diffie-Hellman短期）或通过密钥封装机制（其中对称密钥由提供的公钥加密并传输）来完成。

还可以通过替代通信媒介（如邮件、电话或面对面会议）来共享对称密钥。

一旦密钥被授权方接收到，数据就可以安全地传输了。发送方首先决定他们偏好的加密模式，是流模式还是块模式，并将数据加密成不可读的密文。然而，块模式加密是对称加密更现代和流行的选择。

然后将加密后的数据传输给预期的接收方。接收方收到密文共享数据后，使用事先协商的密钥将密文转换回可读格式。这称为解密。

对称加密算法

一些常见的对称加密算法包括：

#1. 数据加密标准（DES）

DES是IBM在20世纪70年代初开发的，旨在提供一种既易于使用又易于实现的数据加密方式。

DES将数据分成64位的块位，并使用56位密钥对数据进行加密。然而，DES被认为不够安全，NIST将其撤销为加密标准。

DES是在20世纪70年代创建的，当时处理能力有限，56位密钥长度不是问题。然而，现代计算机可以使用穷举法破解56位密钥。这就是为什么美国国家标准与技术研究院（NIST）不推荐使用DES的原因。

#2. 三重数据加密标准（3DES，TDES）

3DES基于DES开发而来。它的目的是解决DES的主要弱点，即密钥长度较短。3DES通过将数据分成64位的信息块，并对块应用DES三次来解决这个问题。这将DES使用的56位密钥扩展为更安全的168位密钥。

尽管这个算法仍在使用中，但NIST已经禁止在2023年12月31日之后使用它，因为TDES容易受到穷举法攻击。

#3. 高级加密标准（AES）

这是互联网上使用最广泛的对称算法。它比其他对称加密算法更安全。AES是作为DES的替代品和解决方案而开发的。

AES基于替代-置换网络，并使用块模式的加密。数据被分成128位的块，然后逐个块进行加密。

AES使用128、192或256位密钥长度。AES的安全性非常高，被用于保护军事机构、银行、医院和政府等非常敏感的信息。

2001年，NIST宣布AES为美国政府使用的新标准。AES此后成为最受欢迎、最常用的对称算法。

对称加密：考虑因素

使用对称加密时，有几个因素需要考虑。它们是：

密钥管理

对称加密的一个关键弱点在于其密钥的生成、分发给授权方和安全存储的方法。因此，使用对称加密时，您必须要有有效的密钥管理策略，以确保密钥被安全地管理、定期更改和不被滥用。

合规性

使用的对称算法需要符合规定。例如，尽管TDES仍在使用中，但在2023年12月31日之后的应用将不符合规定。另一方面，使用DES等算法则完全违反规定。然而，AES是符合规定的。

密钥长度

对称加密的安全性与所使用密钥的长度直接相关。选择长度较短的加密密钥可能容易受到攻击，从而导致数据泄露。

所使用的算法类型

每种对称算法都有其优点、缺点和预期设备。在使用对称加密时，重要的是考虑所使用的算法，以确保它为加密数据提供最高的安全性。

通过考虑所有这些因素，用户可以选择正确的算法和密钥管理实践，以确保对称加密满足其安全需求。

对称加密与非对称加密

两者之间的区别包括：

对称加密	非对称加密
使用相同的密钥进行加密和解密	使用两个不同的密钥，公钥用于加密，私钥用于解密
速度快，需要较少的计算资源	速度较慢，需要较多的计算资源
在通信之前，加密密钥必须在各方之间安全交换	公钥可以公开共享而不损害安全性
安全性较低，因为它使用单个密钥进行加密和解密	安全性更高，因为它使用两个不同的密钥进行加密和解密
用于传输大量数据	适用于传输小量数据

现代设备中同时使用对称加密和非对称加密，因为它们在某些情况下是更好的选择。

对称加密：优势

对称加密具有几个优点，包括：

安全性

对称加密非常安全。例如，当使用NIST推荐的对称加密算法AES时，即使使用现代计算机，使用穷举法破解密钥可能需要数十亿年的时间。这意味着在正确使用时，对称加密非常安全。

速度

对称加密算法计算量较小，使用起来方便。这使得对称加密非常快速，非常适合保护大量数据。

合规性

安全是任何企业的重要方面，遵守现有的法规以避免处罚和违规是很重要的。对称加密算法（如AES）被标准机构（如NIST）接受，这使得使用对称加密算法进行加密的组织能够符合安全法规。

较低的计算资源要求

对称加密不需要大量的计算资源，因此即使处理资源有限，也可以使用它。

如果您在选择加密方法时考虑速度、安全性、合规性和低处理要求重要，那么对称加密将是一个很好的选择。

对称加密：缺点

对称加密的一个主要缺点是共享加密密钥，这必须通过安全方式进行。对称加密的安全性取决于用户安全地共享加密密钥的能力。即使只有一部分密钥泄漏，攻击者也有可能重构整个密钥。

如果加密密钥落入错误的手中，结果可能是灾难性的，因为恶意行为者可以访问使用该密钥加密的所有数据。如果密钥被泄漏，用户将面临更大的损害。

除了这些缺点之外，对称加密仍然是一种保护数据的良好方式，特别是如果您想在数据静止时保护它。

加密：学习资源

要了解更多关于对称加密的内容，可以参考以下资源：

#1. 对称加密-算法、分析和应用

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本书首先介绍了读者在对称加密中会遇到的基本定义，然后介绍并分析了各种对称加密技术及其使用。

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#2. 对称密钥算法

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本书涵盖了在cryptography中使用的所有术语，并提供示例来加深对概念的理解。然后，它进一步拆分对称加密的构建模块，提供插图和简明易懂的解释。

对于广泛了解密码学和加密，而不深入研究该主题中困难概念的读者，强烈推荐阅读本书。

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然后进展到中级主题，涵盖对称和非对称加密算法以及哈希函数和算法。它还包括更高级的概念，如后量子密码学、环签名、安全多方计算和零知识证明。

结论

对称加密在保护数据在传输和静止状态下非常有用。为了保护自己免受昂贵的数据泄露，考虑使用对称加密对数据进行加密，这不会影响存储设备的速度或增加处理能力需求。

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