Question

表格 7 对称与非对称算法比较

名称	密钥管理	安全性	速度
对称算法	比较难，不适合互联网，一般用于内部系统	中	快好几个数量级（软件加解密速度至少快 100 倍，每秒可以加解密数 M 比特数据)，适合大数据量的加解密处理
非对称算法	密钥容易管理	高	慢，适合小数据量加解密或数据签名

表格 8 对称加密算法（加解密密钥相同)

名称	英文	密钥长度	运算速度	安全性	资源消耗
DES	Data Encryption Standard	56 位	较快	低	中
3DES	Triple DES	112 位或 168 位	慢	中	高
AES	Advanced Encryption Standar	128、192、256 位	快	高	低

表格 9 非对称算法（加密密钥和解密密钥不同)

名称	英文	成熟度	安全性	运算速度	资源消耗
RSA		高	高	慢	高
DSA	Digital Signature Algorithm	高	高	慢	只能用于数字签名
ECC	Elliptic Curves Cryptography	低	高	快	低（计算量小，存储空间占用小，带宽要求低)

备注：非对称算法的安全性主要取决于密钥长度。

表格 10 散列算法比较

名称	安全性	速度
SHA-1	高	慢
MD5	中	快

算法选择（从性能和安全性综合)

• 对称加密: AES(128 位),

• 非对称加密: ECC(160 位) 或 RSA(1024),

• 消息摘要: MD5

• 数字签名:DSA

• 轻量级：TEA、RC 系列（RC4），Blowfish （不常换密钥）

• 速度排名（个人估测，未验证）：IDEA <DES <GASTI28<GOST<AES<RC4<TEA<Blowfish

表格 11 加密算法的安全级别 (Security Level of Cryptographic Algorithms)

安全级别 (Security Level)	工作因素 (Work Factor)	算法 (Algorithms)
薄弱(Weak)	O(240)	DES , MD5
传统(Legacy)	O(264)	RC4 , SHA-1
基准(Baseline)	O(280)	3DES
标准(Standard)	O(2128)	AES-128 , SHA-256
较高(High)	O(2192)	AES-192 , SHA-384
超高(Ultra)	O(2256)	AES-256 , SHA-512

备注：1. 已经证实较容易破解的算法（不安全算法）：MD4, MD5, SHA-0, SHA-1, DES

表格 12 非对称密钥加密算法安全性对比

攻破时间 (MIPS 年)	RSA/DSA (密钥长度)	ECC 密钥长度	RSA/ECC 密钥长度比
104	512	106	5：1
108	768	132	6：1
1011	1024	160	7：1
1020	2048	210	10：1
1078	21000	600	35：1

备注：1.MIPS 年是 1MIPS 的机器一年所能处理的数据量，如上表中的 10000MIPS 年，即表示处理速度为 10000MIPS 的 CPU 需要 1 年才能攻破。

2. 表中红色表示不安全、黄色表示中等安全、绿色表示安全级别较高。
3. 由上表可知，ECC 算法抗攻击能力强、计算量小、处理速度快、存储空间小、带宽要求低。使得 ECC 在无线通信安全、IC 卡数据加密等领域广泛应 用。这些特点必将使其替换 RSA 等算法，而成为通用的公钥加密算法。然而由于非对称算法本身的复杂性，使得其对大数据加解密的适用性不强，所以非对称算法 常与对称加密算法结合使用，即利用非对称算法对对称算法的密钥进行加密传输。

表格 13 AES 与 3DES 的比较

算法名称	算法类型	密钥长度	速度	解密时间	资源消耗
AES	对称 block 密码	128、192、256 位	高	1490000 亿年	低
3DES	对称 feistel 密码	112 位或 168 位	低	46 亿年	中

备注：解密时间~假设机器每秒尝试 255 个密钥。

简单的加密设计：用密钥对原文做 异或，置换，代换，移位

表格 14 简单的加密设计

名称	数据大小(MB)	时间(s)	平均速度 MB/S	评价
DES	256	10.5	22.5	低
3DES	256	12	12	低
AES(256-bit)	256	5	51.2	中
Blowfish	256	3.7	64	高

表格 15 单钥密码算法性能比较表

名称	实现方式	运算速度	安 全 性	改进措施	应用场合
DES	40-56bit 密钥	一般	完全依赖密钥，易受穷举搜索法攻击	双重、三重 DES，AES	适用于硬件实现
IDEA	128bit 密钥 8 轮迭代	较慢	军事级，可抗差值分析和相关分析	加长字长为 32bit、密钥为 256bit，采用 232 模加、232+1 模乘	适用于 ASIC 设计
GOST	256bit 密钥 32 轮迭代	较快	军事级	加大迭代轮数	S 盒可随机秘 密选择，便于软件实现
Blowfish	256-448bit 密钥、16 轮迭代	最快	军事级、可通过改变密钥长度调整安全性		适合固定密钥场合，不适合常换密钥和智能卡
RC4	密钥长度可变	快 DESl0 倍	对差分攻击和线性攻击具有免疫能力，高度非线性	密钥长度放宽到 64bit	算法简单，易于编程实现
RC5	密钥长度和迭代轮数均可变	速度与 参数 值选项相关	六轮以上时即可抗线性攻击、通过调整字长、密钥长度和迭代轮数可以在安全性和速度上取得折中	引入数据相倚转	适用于不同字长的微处理器
CASTl28	密钥长度可变、16 轮迭代	较快	可抵抗线性和差分攻击	增加密钥长度、形成 CAST256	适用于 PC 机和 UNIX 工作站