密碼學與用于實現它的算法一樣強大。在現代密碼學中，我們擁有基本的XOR函數，以及當今許多應用程序中使用的更復雜的算法。在這篇博文中，我將概述一些關鍵算法，包括安全哈希算法和 AES 算法。

讓我們從定義 XOR（獨占或）開始討論，這是一種重要的邏輯操作，在許多（如果不是全部）加密算法中以各種身份使用。圖 1 顯示了此函數的工作原理。在深入研究算法之前，您需要了解此函數。

圖1.此圖顯示了 XOR 函數的工作原理。

由于 XOR 的屬性，其中一個輸入可以用作進入另一個輸入的數據的鍵。例如，如果 A 是加密密鑰的單個位，則具有來自 B 的數據位的 XOR 在 A 為 1 時翻轉該位。這可以通過再次使用密鑰對加密結果進行按位 XOR 來逆轉。

現在，讓我們更詳細地介紹安全哈希算法或 SHA。安全哈希函數獲取可變大小的數據，并將其壓縮為固定大小的位字符串輸出，這一概念稱為哈希。SHA 函數是一系列哈希算法，通過 NIST（美國國家標準與技術研究院）的監督隨著時間的推移而開發。SHA-3功能是最新的。

在接下來的部分中，我們將探討 SHA 函數的工作原理，重點是 SHA-2 和 SHA-3。（SHA-1正在逐步淘汰，不建議用于任何新設計。

SHA-2 函數根據輸出位長度有四種主要類型：

SHA-224 – 哈希長度為 224 位。

SHA-256 – 哈希長度為 256 位。

SHA-384 – 哈希長度為 384 位。

SHA-512 – 哈希長度為 512 位。

SHA-3 函數沒有預定義的輸出長度。輸入和輸出長度也沒有最大值。但為了與 SHA-2 進行比較，讓我們根據輸出位長度定義四種主要類型。這些是：

SHA3-224 – 哈希長度為 224 位。

SHA3-256 – 哈希長度為 256 位。

SHA3-384 – 哈希長度為 384 位。

SHA3-512 – 哈希長度為 512 位。

讓我們以 SHA3-256 為例。SHA-3使用Keccak海綿功能。就像海綿一樣，第一步吸收或吸收輸入信息。在下一階段，輸出哈希被擠出。圖 2 是 SHA3-256 函數的框圖。

圖2.此圖顯示了用于安全哈希生成的 SHA3-256 函數的框圖。

圖 2 中的迭代函數接收 1600 位數據，然后使用特定算法對其進行 24 輪排列，然后將其作為 1600 位塊傳遞到下一階段。這種情況一直持續到吸收階段完成。

吸收階段完成后，最后一個 1600 位塊將傳遞到壓縮階段。在這種情況下，由于 SHA3-256 輸出哈希長度小于 1088 位，因此壓縮階段不需要任何迭代函數。我們從最后階段獲取前 256 位，這就是輸出哈希。

例如，如果所需的哈希長度為 2500 位，我們將需要迭代函數的三個實例才能獲得所需的長度哈希。

還有基于加密標準的算法，例如高級加密標準算法。AES 算法以可逆的方式根據輸入密鑰的值對輸入數據進行加擾和替換，從而產生所謂的密文。由于 AES 算法是一種固定寬度的加密算法，因此首先填充輸入消息以確保它完全適合“n”個 128 位塊。

每個 128 位塊與加密密鑰一起輸入加密算法。根據加密密鑰中的位數，AES 算法執行一定數量的回合來掩蓋輸入塊位。這種模糊是通過打亂數據位、獲取部分數據并用查找表（如解碼器輪）中的值替換它們來實現的，然后執行 XOR 操作以根據從輸入加密密鑰生成的一組“圓形密鑰”中的位值將位從 0 翻轉為 1。輪次密鑰用于其中一個模糊輪次，并通過復制位并將副本插入其他位來“擴展”加密密鑰的一部分來創建。

AES解密功能只是使用相同的加密密鑰執行與加密功能中的操作相反的操作，以便對原始輸入塊數據進行解密。

這些只是為提供設計安全性而出現的一些加密算法。

審核編輯：郭婷