筆者在學習和工作中，經常跟【算法】打交道；基于平時對【算法】的了解，特寫此文來整理一下常見的算法。注意，此文不對算法的具體細節(jié)做深究，僅供基礎入門學習。限于篇幅原因，本文先介紹【對稱加密算法】。

對稱加密算法

對稱加密算法，顧名思義，就是算法的執(zhí)行過程是對稱的；用最簡單的話說，就是加密方和解密方使用的密鑰是一致的，只不過執(zhí)行的過程是相反的，一方（A）對明文（P）使用密鑰K1進行加密得到密文（C），另一方（B）對密文（C）使用密鑰K2進行解密拿到明文（P'）; 要想兩者的明文P和P'相等，必須保證密鑰K1等于K2，這就是對稱加密算法的基本要求。

常見的對稱算法有DES、TDES、AES、SM4、RC2/4等。

1. DES/TDES算法

DES全稱為Data Encryption Standard，即數據加密標準，是一種使用密鑰加密的塊算法，1977年被美國聯(lián)邦政府的國家標準局確定為聯(lián)邦資料處理標準（FIPS），并授權在非密級政府通信中使用，隨后該算法在國際上廣泛流傳開來?！菊裕喊俣劝倏?https://baike.baidu.com/item/DES/210508】

DES算法，有以下特點：密鑰長度適中、實現原理較為簡單、加解密過程較為高效。通常我們見到的DES密鑰長度為8字節(jié)，即64比特位，但是實際使用的密鑰的有效位是56比特位，即每個字節(jié)的最高位（第8、16、24、32、40、48、56、64比特位）實際都是不參與算法加解密運算的，我們稱之為校驗位，它們存在的目的是使得每個密鑰都有奇數個1。由此可知，有2組8字節(jié)不完全相同的密鑰，加解密結果是一致的這種情況是可能存在的。

算法對數據做加解密，都是以一定長度的數據塊作為輸入的；并且，對稱算法有個特點，輸入數據塊的長度一般等于密鑰的長度；也就是說，在進行DES運算（加密或解密）時，輸入的數據長度都必須是8字節(jié)。同時，在DES對稱算法中，輸出的數據長度等于輸入的數據長度，即8字節(jié)輸入8字節(jié)輸出。至此，有的童鞋會問，如果我們要執(zhí)行加密的數據遠遠不止8字節(jié)呢，應該怎么辦？這個問題就已經涉及到加解密過程的數據分組問題了，常見的分組方式有ECB方式和CBC方式，后續(xù)會對這2種方式做更為詳細的介紹。

TDES全稱是Triple Data Encryption Standard，即我們常說的3DES；三重數據加密算法（TDEA，Triple Data Encryption Algorithm）。它是DES算法的加強版本。TDES的執(zhí)行過程如下：其中C表示密文、P表示明文、E表示加密運算、D表示解密運算、Kx表示不同組別的密鑰。

TDES加密過程為：C=Ek3(Dk2(Ek1(P)))

TDES解密過程為：P=Dk1(EK2(Dk3(C)))

由上可知，標準的TDES的密鑰長度是24字節(jié)的，即K1-K2-K3；但在實際生產使用過程中，也常使用16字節(jié)長度的密鑰，此時密鑰的K3部分將由K1來充當，即K1-K2-K1，強制把16字節(jié)的密鑰轉換為24字節(jié)的密鑰。另一方面，從TDES加解密的過程，我們也可以發(fā)現當K1=K2，使用TDES的效果與單DES的效果是一致的。

注意的是，前面說到對稱算法加解密運算，輸入數據長度一般等于密鑰的長度，而TDES的密鑰長度是24字節(jié)，但這并不意味著執(zhí)行TDES加解密時，輸入數據長度必須是24字節(jié)；相反，它的輸入數據長度還是8字節(jié)，與DES運算的輸入完全一樣。這也就是為什么說TDES是DES的加強版。同樣的8字節(jié)輸入數據經DES運算和TDES運算，通常是不一樣的，除非TDES的密鑰滿足K1=K2的關系。

2. AES算法

高級加密標準，全稱是Advanced Encryption Standard，縮寫：AES。在密碼學中又稱Rijndael加密法，是美國聯(lián)邦政府采用的一種區(qū)塊加密標準。這個標準用來替代原先的DES，已經被多方分析且廣為全世界所使用。經過五年的甄選流程，高級加密標準由美國國家標準與技術研究院（NIST）于2001年11月26日發(fā)布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成為有效的標準。2006年，高級加密標準已然成為對稱密鑰加密中最流行的算法之一。【摘自 百度百科 https://baike.baidu.com/item/aes/5903?fr=aladdin】它是一種不同于DES的另一類對稱算法，加密的強度比DES高，破解的難度也較大，同時實現它的加解密運算難度也高一些。

由于它也是對稱加密加密算法，所以前面對加密算法描述的特點它都有，不同的是，它的是密鑰長度有3種可能值，16字節(jié)、24字節(jié)、32字節(jié)，分別對應的密鑰強度為128比特位、192比特位和256比特位。執(zhí)行加解密運算時，輸入數據的長度為16字節(jié)（128比特位），且輸出數據長度等于輸入數據長度。

3. SM4算法

SM算法是國密算法，國密即國家密碼局認定的國產密碼算法。主要有SM1、SM2、SM3、SM4，其中SM1 為對稱加密，其加密強度與AES相當，但該算法不公開，調用該算法時，需要通過特定的加密芯片的接口進行調用；SM4為對稱加密算法；SM3為信息摘要算法；SM2為非對稱加密算法。后續(xù)的文章會對SM算法做更為詳細的介紹。

SM4算法的特點是密鑰長度和分組長度均為128位；雖然密鑰長度跟DES類似，但加密強度卻能與AES媲美；并且在國家信息安全戰(zhàn)略的大背景下，國密算法的大力推廣得到了越來越多的支持。像目前國內出廠很多涉及金融安全的終端產品，如POS機、ATM機、密鑰鍵盤、金融交易后臺、商業(yè)銀行系統(tǒng)等等，都是強制要求必須支持國密相關算法，并且發(fā)售的機器或上線的系統(tǒng)都必須通過國家密碼局授權的國密認證，拿到對應的國密認證證書，才能最終商用，這或許能成為SM算法大放異彩的一個契機，若干年后指不定街邊的小小機器都在跑國密算法呢。

4. RC2、RC4算法

RC2是由著名密碼學家Ron Rivest設計的一種傳統(tǒng)對稱分組加密算法，它可作為DES算法的建議替代算法。它的輸入和輸出都是64比特。密鑰的長度是從1字節(jié)到128字節(jié)可變，但目前的實現是8字節(jié)（1998年）

RC4加密算法是大名鼎鼎的RSA三人組中的頭號人物Ronald Rivest在1987年設計的密鑰長度可變的流加密算法簇。之所以稱其為簇，是由于其核心部分的S-box長度可為任意，但一般為256字節(jié)。該算法的速度可以達到DES加密的10倍左右，且具有很高級別的非線性。

5.對稱加密算法對比總結

經過以上分析和總結，相信大家對對稱加解密算法都有了一個大概的認識，這里并沒有很具體地講到每個算法的實現細節(jié)，那些數學理論的東西應該是數學家去驗證的東西，我們作為算法的使用者和推廣者，只需要了解其大致的基本原理，重點需要熟知每種加密算法的特性，根據實際應用的不同場景、對加密要求、運行環(huán)境等因素綜合考慮，實現并使用最優(yōu)的加密算法，即可。

文中的觀點僅代表博主之愚見，算法方面的描述，也可能有紕漏的地方，若有發(fā)現，也請讀者幫忙指正。感激不盡。

審核編輯：湯梓紅