我们知道网络中的数据如果是明文进行传输的话，在经过交换机、路由器等节点时可能会被不法者监听和篡改，从而带来一些风险或损失，所以通常我们需要对数据进行加密处理后再进行传输，以确保数据的安全性。加密是对明文数据按某种特殊的算法进行加工处理，使其成为不可被直接读取的数据，即密文数据，而密文数据可以通过特定的秘钥解密后还原出明文数据。加密方式主要有对称加密、非对称加密和单向加密。

对称加密

对称加密是应用较早的加密算法，技术成熟，是一种传统也是最常用的加密手段，适用于绝大多数需要加密的场合。所谓对称加密是指加密和解密使用的密钥是同一个密钥。在对称加密算法中，数据发送方将明文和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后，使其变成复杂的加密密文发送出去，接收方收到密文后，若想解读原文，则需要使用加密使用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密，才能使其恢复成可读明文。

对称加密的特点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高，适合对大量数据进行加密。不足之处是，交易双方都使用同样的钥匙，安全性得不到保证。常用的对称加密算法有：

1.DES

DES（Data Encryption Standard）是一种将64比特的明文加密成64比特的密文的对称密码算法，它的密钥长度是56比特。尽管从规格上来说，DES的密钥长度是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，因此实质上其密钥长度是56比特。

2.三重DES

三重DES（Triple-DES，3DES）是为了增加DES的强度，将DES重复3次所得到的一种密码算法。明文经过三次DES处理才能变成最后的密，但是3DES并不是进行三次DES加密（加密–>加密–>加密，密钥长度为56×3=168比特），而是加密–>解密–>加密的过程。第一层和第三层中使用相同的密钥，产生一个有效长度为112位的密钥，其算法的步骤如下：

（1）用密钥K1进行DES加密。

（2）用K2对步骤（1）的结果进行DES解密。

（3）对步骤（2）的结果使用密钥K1进行DES加密。

这种方法的缺点时要花费原来三倍的时间，但从另一方面来看，三重DES的112位密钥长度是很强壮的加密方式。

3. IDEA

IDEA（International Data Encryption Algorithm）算法使用128位的密钥，把明文分成64位的块，进行8轮迭代加密，得到64位密文。

4.AES

AES（Advanced Encryption Standard）是取代其前任标准DES而成为新标准的一种对称密码算法，AES支持128、192和256位3种密钥长度。

5.RC4

RC4（Rivest Cipher 4）是一种流加密算法，密钥长度可变。RC4的实现是以字节流的方式依次加密明文中的每一个字节，解密的时候也是依次对密文中的每个字节解密。

非对称加密

非对称加密也称公钥加密，加密所用的密钥和解密所用的密钥是不相同的，通常有两个密钥，分别为“公钥”和“私钥”，其中公钥对外公布，私钥只有持有人知道。用公钥加密的信息必须用私钥才能打开，反之，用私钥加密的信息必须用公钥才能打开。

非对称加密技术通常用在信息安全传输，数字签名等场合。RSA是典型的非对称加密算法，其过程大致如下：

（1）随机选择两个不相同的素数 p和q；

（2）将p，q相乘，记为n=p×q；

（3）计算n的欧拉函数z=(p−1)(q−1)；

（4）随机选择一个整数e，满足两个条件： 1<e<z并且z与e互为质数；

（5）计算e对于z的模反元素d ，也就是说找到一个 d满足ed=1 modz。

（6）最终把(e,n)封装成公钥，加密时计算C=P^e(modn)；将(d,n)封装成私钥，解密时计算P=C^d(modn)。

我们通过一个例子来说明：

在RSA加密体制中，已知素数p = 7, q = 11, 公钥e = 13, 试计算私钥d并给出对明文m = 5的加密，求其密文，已知密文c = 15，求其明文。

解：n=p×q=7×11=77，z=(p−1)(q−1)=(7−1)(11−1)=60，依据ed=1 modz，即13d=1mod60，得到私钥d=37。公钥(e,n)=(13,77)，密文C=P^e(modn)=5^13mod77=26；私钥(d,n)=(37,77)，明文C^d(modn)=15^37mod77=71。

单向加密

单向散列加密算法常用于提取数据，验证数据的完整性。发送者将明文通过单向加密算法加密生成固定长度的密文串，然后将明文和密文串传递给接收方。接收方在收到报文后，将明文使用相同的单向加密算法进行加密，得出加密后的密文串。随后与发送者发送过来的密文串进行对比，若发送前和发送后的密文串相一致，则说明传输过程中数据没有损坏；若不一致，说明传输过程中数据丢失了。

通俗来说，单向加密就是通过对数据进行摘要计算生成密文，密文不可逆推还原。算法代表有：MD5、SHA、HMAC等。

1.MD5

消息摘要算法MD5，无论是多长的输入，MD5都会输出长度为128bits的摘要 (通常用16进制表示为32个字符)。需要注意的是摘要算法是不可以逆的。通过加密后的数据是不能得到原始数据的。

2.SHA-1

安全散列算法（Secure Hash Algorithm，SHA），和MD5一样，也是摘要算法，但是SHA1的安全性更强，同时还有SHA256，SHA512等，区别就是长度不一样，越长越安全但是速度越来越慢。对于长度小于2 ^ 64 位的消息，SHA1会产生一个160位的消息摘要。

3.HMAC

散列式报文认证码（Hash-based Message Authentication Code，HMAC），利用公开函数和密钥产生一个固定长度的值作为认证标识，即MAC，用这个标识鉴别消息的完整性，并将其加入到消息中，然后进行传输，接收方利用与发送方共享的密钥进行鉴别认证等。