# Android 安全加密：對稱加密詳解

## 定義：

加密和解密都使用同一把秘鑰，這種加密方法稱為對稱加密，也稱為單密鑰加密。
簡單理解為：==加密解密都是同一把鑰匙。==

加密應用場景：敏感信息加密，比如，證件號碼，銀行卡賬號，郵件信息，聊天記錄cookie信息，私鑰保護等等

## 對稱加密常用算法
AES、DES、3DES、TDEA、Blowfish、RC2、RC4、RC5、IDEA、SKIPJACK 等。

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### AES
高級加密標準（英語：Advanced Encryption Standard，縮寫：AES）

#### AES支持三種長度的密鑰：128位，192位，256位

#### AES加密原理：**分組加密**


AES算法在對明文加密的時候，並不是把整個明文一股腦加密成一整段密文，而是把==明文拆分成一個個獨立的明文塊，每一個明文塊長度128bit==。
這些明文塊經過AES加密器的複雜處理，生成一個個獨立的密文塊，這些==密文塊拼接在一起，就是最終的AES加密結果==。

明文長度有問題：
假如一段明文長度是192bit，如果按每128bit一個明文塊來拆分的話，第二個明文塊只有64bit，不足128bit。這時候怎麼辦呢？就需要對明文塊進行**填充**（Padding）。

#### 舉例幾種填充形式：
1. NoPadding：
不做任何填充，但是要求明文必須是16字節的整數倍。
3. PKCS5Padding（默認）：
如果明文塊少於16個字節（128bit），在明文塊末尾補足相應數量的字符，且每個字節的值等於缺少的字符數。
比如明文：{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e},缺少6個字節，則補全為{1,2,3,4,5,a,b, c,d,e,6,6,6,6,6,6}

3. ISO10126Padding：
如果明文塊少於16個字節（128bit），在明文塊末尾補足相應數量的字節，最後一個字符值等於缺少的字符數，其他字符填充隨機數。比如明文：{1,2,3,4,5,a,b,c,d,e},缺少6個字節，則可能補全為{1,2,3,4,5,a,b ,c,d,e,5,c,3,G,$,6}

#### 工作模式:
AES的工作模式，體現在把明文塊加密成密文塊的處理過程中。

#### AES加密算法提供了五種不同的工作模式：
ECB、CBC、CTR、CFB、OFB

### 1. ECB模式（默認）:
**電碼本模式(Electronic Codebook Book)**

是最簡單的工作模式，在該模式下，每一個==明文塊的加密都是完全獨立，互不干涉的==。


**優點：**
1.簡單
2.有利於並行計算

**缺點：**
相同的明文塊經過加密會變成相同的密文塊，因此安全性較差。

### 2. CBC :
**密碼分組鏈接模式Cipher Block Chaining**

初始向量IV（Initialization Vector），簡稱IV。
==目的是防止同樣的明文塊始終加密成同樣的密文塊。==

上一個密文分組和下一個明文分組的內容混合加密出的密文塊相**異或**。這樣以來，相同的明文塊加密出的密文塊顯然是不一樣的，==因此可以避免ECB模式的缺陷==。

==但當加密第一個明文分組時，由於不存在上一個密文分組，因此需要準備與分組等長的初始化向量IV，來代替上一個密文分組。==


**優點：**
安全性更高

**缺點：**
1.無法並行計算，性能上不如ECB
2.引入初始化向量IV，增加複雜度

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> 異或 XOR
> 兩個運算元的一種邏輯分析類型。與一般的邏輯或不同，當兩兩數值相同為否，而數值不同時為真。
> https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%80%BB%E8%BE%91%E5%BC%82%E6%88%96
>

### 3. CTR :

**計數器模式 Counter**

==每個分組對應一個逐次累加的計數器，並通過對計數器進行加密來生成金鑰流。==
也即最終的密文分組是通過將計數器加密得到的位元序列，與明文分組進行異或運算得到的。


### 4. CFB :

**密文反饋模式 Cipher FeedBack**

上一個密文分組作為加密演算法的輸入，輸出與明文異或作為下一個分組的密文。在CFB模式中，明文分組和密文分組之間只有一次異或。

CFB模式與一次性密碼本相似，都是通過將==明文與隨機位元序列進行異或運算來生成密文==。
但由於CFB模式中==密碼演算法的輸出是通過計算得到的，並非真正的隨機數==，因此不具備一次性密碼本那樣理論上不可破譯的性質。
==CFB模式可以看做使用分組方式實現流密碼的方式。==


### 5. OFB :
**輸出反饋模式 Output Feedback**

OFB模式與CFB模式類似，只是加密演算法的輸入是上一次加密的輸出。
在OFB模式中，異或所需的金鑰流，可以事先通過密碼演算法生成，即生成金鑰流的操作可以與異或運算並行。

OFB模式加密和處理解密邏輯相同，明文與金鑰流異或生成密文，密文與金鑰流異或生成明文。


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### DES :
**Data Encryption Standard**

即數據加密標準，是一種歷史比較悠久的加密算法，上世紀70年代就在使用，是由IBM公司設計的算法，並被美國政府於1976年確定為國家標準局確定為聯邦資料處理標準，這種加密算法再七八十年代廣為流傳，但隨著計算機硬件的指數級發展，處理能力不斷提高，DES 加密算法已經不再安全，早在1999年，就有組織宣稱使用在23小時之內成功破解了，使用64位數據塊，這主要是由於DES算法的秘鑰太短，只有56位，很容易通過暴力方式破解。目前，DES算法已經被AES算法所取代。

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### 3DES：

三重數據加密算法，Triple DES，也叫三級DES。3DES 不算是一種新的加密算法，它相當於在DES加密算法之上做的增強。由於DES算法本身的短秘鑰容易被暴力破解，所以3DES通過增加DES的秘鑰長度，使用3個56位的秘鑰對數據進行加密，從而能夠增強安全性，延緩暴力破解的可能。但加密效率會更慢，3DES被認為是DES向AES發展的過度算法。

參考資料：

https://blog.csdn.net/lazyer_dog/article/details/90695895

https://iter01.com/169925.html

https://coderxing.gitbooks.io/architecture-evolution/di-san-pian-ff1a-bu-luo/642-shu-ju-jia-mi/6421-chang-jian-dui-cheng-jia-mi-suan-fa.html