第四节：对称加密算法

采用单秘钥密码系统的加密方法，同一个密钥用来加密和解密。

常见的对称加密算法有 DES，3DES，AES，Blowfish，RC2，RC4，RC5, SM4、IDEA、ARIA(128，192，256)等。

对称加密算法比较

AES在加解密速度上具有显著优势，而SM4和DES的性能相对较慢，尤其在处理大型文件时，这种差距更为明显。
(快 -- 较快 -- 较慢 -- 慢)

名称	密钥长度	分组长度	加密轮数	运行速度	安全性	资源消耗	算法结构
DES	56位	64位	16	较快	低	中	Feistel
3DES	168位	64位	16	慢	中	高	Feistel
AES-128	128位	128位	10	快	高	低	SPN
AES-192	192位	128位	12	快	高	低	SPN
AES-256	256位	128位	14	快	高	低	SPN
SM4	固定128位	128位	32	较慢	高	低	非平衡Feistel
RC2
RC4
RC5

名称	优点	缺点	破解方式	使用场景
DES	算法公开、计算量小、加密速度快、效率高；	1，如果双方都持有秘钥，安全无法保证；2，秘钥安全保护成本高，管理困难；	暴力破解、穷举	普通数据加密
3DES	算法公开、计算量小、加密速度快、效率高；	1，如果双方都持有秘钥，安全无法保证；2，秘钥安全保护成本高，管理困难；	难度大	普通数据加密
AES	分组模式选择多，加密安全；	同DES类似，密码管理都是问题；	暴漏过线性密码攻击、查封密码攻击，难度大	普通数据加密

3DES (Triple DES)

3DES是基于原始DES（Data Encryption Standard）的加强版本，为了解决DES的相对较弱的安全性：

分组大小: 3DES也使用64位（8字节）的数据块，但由于内部处理，有效数据密钥长度是112或168位。
密钥大小: 原始DES的密钥是56位，但3DES可以使用两个或三个56位密钥，总共112或168位。
轮数: 3DES执行3次DES加密过程，每次使用不同的密钥（如果使用3个密钥）。
安全性: 3DES的安全性高于DES，但低于AES和SM4，因为存在一些针对3DES的特定攻击。
性能: 3DES的加解密速度较慢，尤其是在软件实现中。硬件加速可以提高性能，但仍然不如AES或SM4。

SM4

SM4是中国国家密码管理局于2006年公布的一种对称加密算法，主要用于商业和政府用途。

它是一种分组密码，其特点如下：
分组大小: SM4的块大小是128位（16字节）。
密钥大小: 128位（16字节）。
轮数: SM4执行32轮非线性变换，每轮包含四个不同的操作：字节替换、行移位、列混淆和轮密钥加。
安全性: 由于SM4的设计和AES类似，它的安全强度被认为与AES相当，可以抵抗已知的密码攻击方法。
性能: SM4的加解密速度通常较快，特别是在硬件加速下，能够达到很高的吞吐量。

AES (Advanced Encryption Standard)

AES是目前最广泛使用的对称加密标准：

分组大小: AES有128位的块大小。
密钥大小: 支持128、192和256位的密钥，提供不同级别的安全性。
轮数: 根据密钥长度，AES执行10、12或14轮迭代。
安全性: AES被认为是目前最安全的分组加密算法之一，尚未发现实际的破解方法。
性能: AES的加解密速度通常快于3DES，特别是在硬件支持下，如AES-NI（AES指令集扩展），性能可显著提升。

工作过程

工作过程

该方式的隐患很明显，如果密钥被别人知道了，那么数据传输也就不安全了。

优点

通常情况下，在通用计算机中，相比非对称加密算法，对称加密算法效率会明显比较高。

加密计算量小，速度快，适合对大量数据进行加密的场景。比如在https协议中证书的传递用的非对称加密，数据传递用的是对称加密。

缺点

密钥传输问题

由于对称加密的加密和解密使用的是同一个密钥，所以对称加密的安全性就不仅仅取决于加密算法本身的强度，
更取决于密钥是否被安全的保管，因此加密者如何把密钥安全的传递到解密者手里，就成了对称加密面临的关键问题。

密钥管理问题

随着密钥数量的增多，密钥的管理问题会逐渐显现出来。

比如我们在加密用户的信息时，不可能所有用户都用同一个密钥加密解密，这样的话，一旦密钥泄漏，
就相当于泄露了所有用户的信息，因此需要为每一个用户单独的生成一个密钥并且管理，这样密钥管理的代价也会非常大。