深入浅出 区块链密码学（学习笔记2.0）——对称加密

一.引言

        这篇文章是继上一篇（学习笔记1.0）更新的文章（可以去主页查看相应内容），本篇文章主要讲解对称加密的工作原理、加密算法以及对称加密与哈希函数之间有哪些关联。希望对各位有帮助，也可以在评论区给予补充说明。

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二.何为对称加密

        对称加密是一种加密技术，使用相同的密钥来进行加密和解密。这意味着发送方和接收方都使用相同的密钥来加密和解密消息。密钥既用于加密明文（原始消息），也用于解密密文（加密后的消息）。

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加密、解密和密钥

加密（Encrypt）是从明文生成密文的步骤，解密（Decrypt）是从密文还原成明文的步骤，而这两个步骤都需要用到密钥（Key）。这和我们现实中，用钥匙上锁和开锁是一样的。

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让我们更详细地了解对称加密的工作原理和特点：

2.1 加密过程：

1. 选择密钥：发送方选择一个密钥。这个密钥必须保密，只有发送方和接收方知道。
2. 加密消息：发送方使用所选的密钥对要发送的消息进行加密。加密算法将明文消息和密钥作为输入，然后生成密文。
3. 发送加密消息：发送方将加密后的消息发送给接收方。

2.2 解密过程：

1. 接收加密消息： 接收方收到加密消息。
2. 使用密钥解密： 接收方使用与发送方共享的密钥对收到的加密消息进行解密。解密算法将密文和密钥作为输入，然后生成明文消息。
3. 获取原始消息：接收方获得解密后的明文消息。

2.3 特点和应用：

1. 快速：对称加密通常比非对称加密更快速，因为它涉及的操作较少。
2. 适用性广泛：对称加密适用于许多场景，如保护数据在传输过程中的机密性，存储在存储设备上的数据，以及在计算机系统内部传递的数据等等。
3. 密钥分发挑战： 对称加密需要在通信双方之间共享密钥。密钥的安全分发可能是一个挑战，因为如果密钥在传输过程中被拦截，就会导致加密通信的不安全性。
4. 常见算法： 常见的对称加密算法包括AES（高级加密标准）、DES（数据加密标准）、3DES、Blowfish等。

总的来说，对称加密是一种重要的加密技术，广泛应用于信息安全领域，可以保护数据的机密性，防止未经授权的访问和窃取。

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三.对称加密常见算法

3.1 DES算法

 DES（Data Encryption Standard，中文：数据加密标准），是一种对称加密算法。该算法在1976年被美国联邦政府的国家标准局确定为联邦资料处理标准（FIPS），并于1977年被发布，随后在国际上广泛流传开来。然而，随着计算机的进步，DES 已经能够被暴力破解，所以该算法已经不安全了。

DES是一种分组密码（Block Cipher，或者叫块加密），即将明文按64比特进行分组加密，每组生成64位比特的密文。它的密钥长度为56比特（从规格上来说，密钥长度是64比特，但由于每隔7比特会设置一个用于错误检查的比特，因此实际长度为56比特）。

3.1.1 使用DES算法进行对称加密的过程

以下是使用DES算法进行对称加密的基本过程：

加密过程

1. 选择密钥： 选择一个56位的密钥，这是DES算法的标准密钥长度。

2. 初始化： 将明文消息进行初始化处理，以确保其长度符合DES算法的要求。通常，如果明文消息的长度不是64位的倍数，会使用填充（Padding）技术进行填充。

3. 分组： 将初始化后的明文消息分成64位（8字节）的分组。

4. 初始置换（Initial Permutation）： 对每个分组应用初始置换，该置换将每个分组中的位重新排列。这是DES算法的一部分，目的是增加密码的强度。

5. 轮函数（Round Function）：