一、概述
在安全領域，利用密鑰加密算法來對通信的過程進行加密是一種常見的安全手段。利用該手段能夠保障數據安全通信的三個目標：
1、數據的保密性，防止用戶的數據被竊取或泄露
2、保證數據的完整性，防止用戶傳輸的數據被篡改
3、通信雙方的身份確認，確保數據來源與合法的用戶
而常見的密鑰加密算法類型大體可以分爲三類：對稱加密、非對稱加密、單向加密。下面我們來了解下相關的算法原理及其常見的算法。
二、對稱加密
在加密傳輸中最初是採用對稱密鑰方式，也就是加密和解密都用相同的密鑰。
對稱加密過程如下：
1.對稱加密算法採用單密鑰加密，在通信過程中，數據發送方將原始數據分割成固定大小的塊，經過密鑰和加密算法逐個加密後，發送給接收方
2.接收方收到加密後的報文後，結合解密算法使用相同密鑰解密組合後得出原始數據。
圖示：
優點
是效率高，算法簡單，系統開銷小，適合加密大量數據。
缺點
安全性差
加解密算法是公開的，因此在這過程中，密鑰的安全傳遞就成爲了至關重要的事了。而密鑰通常來說是通過雙方協商，以物理的方式傳遞給對方，或者利用第三方平臺傳遞給對方，一旦這過程出現了密鑰泄露，不懷好意的人就能結合相應的算法攔截解密出其加密傳輸的內容。
擴展性差
每對通信用戶之間都需要協商密鑰，n個用戶的團體就需要協商n*(n-1)/2個不同的密鑰，不便於管理；而如果都使用相同密鑰的話，密鑰被泄漏的機率大大增加，加密也就失去了意義。
常見的對稱加密算法
DES：分組式加密算法，以64位爲分組對數據加密，加解密使用同一個算法。
3DES：三重數據加密算法，對每個數據塊應用三次DES加密算法。
AES：高級加密標準算法，是美國聯邦政府採用的一種區塊加密標準，用於替代原先的DES，目前已被廣泛應用。
Blowfish：Blowfish算法是一個64位分組及可變密鑰長度的對稱密鑰分組密碼算法，可用來加密64比特長度的字符串。
三、非對稱加密
非對稱加密算法採用公鑰和私鑰兩種不同的密碼來進行加解密。公鑰和私鑰是成對存在，公鑰是從私鑰中提取產生公開給所有人的，如果使用公鑰對數據進行加密，那麼只有對應的私鑰（不能公開）才能解密，反之亦然。N 個用戶通信，需要2N個密鑰。
用途
非對稱密鑰加密適合對密鑰或身份信息等敏感信息加密，從而在安全性上滿足用戶的需求。
非對稱加密過程
1.甲使用乙的公鑰並結合相應的非對稱算法將明文加密後發送給乙，並將密文發送給乙。
2.乙收到密文後，結合自己的私鑰和非對稱算法解密得到明文，得到最初的明文。
圖示：
優點
具有比對稱密鑰加/解密方式更高的安全性，因爲加密和解密用的是不同密鑰，而且無法從一個密鑰推導出另一個密鑰，且公鑰加密的信息只能用同一方的私鑰進行解密。
缺點
1.非對稱密鑰加密的缺點是算法非常複雜，導致加密大量數據所用的時間較長，只適合對少量數據進行加密。而且由於在加密過程中會添加較多附加信息，使得加密後的報文比較長，容易造成數據分片，不利於網絡傳輸。
2.無法確認公鑰的來源合法性以及數據的完整性。如何確認我們接下來會說
常見算法包括：
RSA：RSA算法基於一個十分簡單的數論事實：將兩個大素數相乘十分容易，但那時想要對其乘積進行因式分解卻極其困難，因此可以將乘積公開作爲加密密鑰，可用於加密，也能用於簽名。
DSA：數字簽名算法，僅能用於簽名，不能用於加解密。
DSS：數字簽名標準，技能用於簽名，也可以用於加解密。
ELGamal：利用離散對數的原理對數據進行加解密或數據簽名，其速度是最慢的。
四、單向加密
單向加密算法只能用於對數據的加密，無法被解密，其特點爲定長輸出、雪崩效應（少量消息位的變化會引起信息摘要的許多位變化）。
用途
單向加密算法常用於提取數據指紋，驗證數據的完整性、數字摘要、數字簽名等等。
單向加密過程
1.發送者將明文通過單向加密算法加密生成定長的密文串，然後傳遞給接收方。
2.接收方將用於比對驗證的明文使用相同的單向加密算法進行加密，得出加密後的密文串。
3.將之與發送者發送過來的密文串進行對比，若發送前和發送後的密文串相一致，則說明傳輸過程中數據沒有損壞；若不一致，說明傳輸過程中數據丟失了。
圖示：
常見算法
MD5、sha1、sha224等等
五、密鑰交換
密鑰交換IKE（Internet Key Exchange）通常是指雙方通過交換密鑰來實現數據加密和解密
常見的密鑰交換方式有下面兩種：
1、公鑰加密
將公鑰加密後通過網絡傳輸到對方進行解密，這種方式缺點在於具有很大的可能性被攔截破解，因此不常用
2、Diffie-Hellman
DH算法是一種密鑰交換算法，其既不用於加密，也不產生數字簽名。
DH算法通過雙方共有的參數、私有參數和算法信息來進行加密，然後雙方將計算後的結果進行交換，交換完成後再和屬於自己私有的參數進行特殊算法，經過雙方計算後的結果是相同的，此結果即爲密鑰。
如：
A 有p和g兩個參數，A還有一個屬於自己的私有參數x；
B 有p和g兩個參數，A還有一個屬於自己的私有參數y；
A和B均使用相同的加密算法計算其對應的值：value_A=p^(x%g)，value_B=p^(y%g)
隨後雙方交換計算後的值，然後再分別使用自己的私有參數對去求次方，如：
A拿到value_B值後，對其求x平方得value_B^x=p^(xy%g)；
B拿到value_A值後，對其求y平方得value_A^y=p^(xy%g)；
最終得到的結果是一致的。
安全性
在整個過程中，第三方人員只能獲取p、g兩個值，AB雙方交換的是計算後的結果，因此這種方式是很安全的。
如何確認公鑰的來源合法性？
答案：使用公鑰證書
公鑰基礎設施（PKI）
公鑰基礎設施是一個包括硬件、軟件、人員、策略和規程的集合
用途
用於實現基於公鑰密碼機制的密鑰和證書的生成、管理、存儲、分發和撤銷的功能
組成
簽證機構CA、註冊機構RA、證書吊銷列表CRL和證書存取庫CB。
公鑰證書
公鑰證書是以數字簽名的方式聲明，它將公鑰的值綁定到持有對應私鑰的個人、設備或服務身份。公鑰證書的生成遵循X.509協議的規定，其內容包括：證書名稱、證書版本、序列號、算法標識、頒發者、有效期、有效起始日期、有效終止日期、公鑰 、證書籤名等等的內容。
CA(Certificate Authority)證書認證的流程
1.Bob爲了向Alice證明自己是Bob和某個公鑰是自己的，她便向一個Bob和Alice都信任的CA機構申請證書，Bob先自己生成了一對密鑰對（私鑰和公鑰），把自己的私鑰保存在自己電腦上，然後把公鑰給CA申請證書。
2.CA接受申請於是給Bob頒發了一個數字證書，證書中包含了Bob的那個公鑰以及其它身份信息，當然，CA會計算這些信息的消息摘要並用自己的私鑰加密消息摘要（數字簽名）一併附在Bob的證書上，以此來證明這個證書就是CA自己頒發的。
3.Alice得到Bob的證書後用CA的證書（自簽署的）中的公鑰來解密消息摘要，隨後將摘要和Bob的公鑰發送到CA服務器上進行覈對。CA在接收到Alice的核對請求後，會根據Alice提供的信息覈對Bob的證書是否合法，如果確認合法則回覆Alice證書合法。Alice收到CA的確認回覆後，再去使用從證書中獲取的Bob的公鑰加密郵件然後發送給Bob，Bob接收後再以自己的私鑰進行解密。
參考：
https://www.jianshu.com/p/ce3893a7be09