各大加密算法对比(原理、性能、安全、运用)
原理按加密可逆可以分为：加密可逆算法和加密不可逆算法。加密可逆算法又可以分为：对称加密和非对称加密。
1、加密不可逆算法：一样平常接纳hash算法加密，其原理一样平常是将原文长度补位成64的倍数，接着初始化固定长度的缓存值，颠末循环与分组后的明文举行
与操作、或操作、非操作、异或操作
改变缓存值，末了的缓存值就是密文。该算法加密得到的密文是没有解密算法的，是不可逆的。常见的不可逆算法有：MD5，SHA、SM3。
2、对称加密算法：加密解密密钥相同，明文加密成密文后，密文是可以通过解密恢复原文的，其原理一样平常是将原文分组，颠末
原文位置调换、密钥天生、原文与密钥举行轮函数(异或运算、多项式运算等)处理、分组单元举行字典表置换或位置换
等操作，将明文转化成密文。一样平常解密使用逆函数、返位移或字典表操作可以将密文转化为原文。常见的对称加密算法有：DES、3DES、AES、SM4、RC4、TEA、IDEA。
3、非对称加密算法：加密解密的密钥差别，其原理一样平常是用复杂的数学难题来做公钥私钥。即是获取了公钥，也很难计算出私钥。而且这些构成公钥私钥的数字在特定公式下，能将原文(O)和密文©相互转化。比如RSA的公钥（E,N）和私钥（D,N）都由两个数构成，但能通过公式
C= mod N以及
O= mod N
相互转化密文和原文。常见的非对称加密算法有：RSA、ECC。
性能
原理分析：非对称接纳原文与缓存值hash函数循环举行与或非等操作，返回值也小，速度应该是最快的。而对称加密需要按位或分组与密钥举行轮函数处理，速度应该慢于不可逆加密算法。非对称加密算法由于计算量巨大，应该是最慢的。
实测：本次实测以Hutool工具的加密算法为准，测试md5、sha-256、des、aes、rsa的性能，分别测试它们在差别数量级原文下的加密速度。测试代码如下：
package com.longqi.bootsecurity;
import cn.hutool.core.util.HexUtil;
import cn.hutool.crypto.SecureUtil;
import cn.hutool.crypto.asymmetric.KeyType;
import cn.hutool.crypto.asymmetric.RSA;
import cn.hutool.crypto.symmetric.AES;
import cn.hutool.crypto.symmetric.DES;
import cn.hutool.crypto.symmetric.SymmetricAlgorithm;
import org.apache.commons.lang3.RandomStringUtils;
import java.security.KeyPair;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
/**
* @author LQ
* @projectName boot-integration
* @description: 加密测试
* @date 2023/3/2 20:35
*/
public class Application {
public static void main(String[] args) {
int len = 100;
// 准备11个原文，每个算法第一次运行时间不记录，运行时间为后10次的平均值。
List<String> dataList = new ArrayList<>(16);
for (int i=0;i<11;i++){
dataList.add(RandomStringUtils.randomAlphanumeric(len));
}
System.out.println("原文长度："+len);
System.out.println("原文："+dataList.get(0));
// 不可逆加密
md5(dataList);
sha256(dataList);
// 对称加密
des(dataList);
aes(dataList);
// 非对称加密
rsa(dataList);
}
public static void md5(List<String> dataList){
String encode = SecureUtil.md5(dataList.get(0));
long startTime = System.nanoTime();
for(int i=1;i<11;i++){
SecureUtil.md5(dataList.get(i));
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("MD5耗时："+(endTime-startTime)/10+"ns");
System.out.println("MD5密文："+encode);
}
public static void sha256(List<String> dataList){
String encode = SecureUtil.sha256(dataList.get(0));
long startTime = System.nanoTime();
for(int i=1;i<11;i++){
SecureUtil.sha256(dataList.get(i));
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("SHA256耗时："+(endTime-startTime)/10+"ns");
System.out.println("SHA256密文："+encode);
}
public static void des(List<String> dataList){
byte[] key = SecureUtil.generateKey(SymmetricAlgorithm.DES.getValue()).getEncoded();
System.out.println("DES密钥："+ HexUtil.encodeHexStr(key));
DES des = SecureUtil.des(key);
String encode = des.encryptHex(dataList.get(0));
long startTime = System.nanoTime();
for(int i=1;i<11;i++){
des.encryptHex(dataList.get(i));
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("DES耗时："+(endTime-startTime)/10+"ns");
System.out.println("DES密文："+encode);
}
public static void aes(List<String> dataList){
byte[] key = SecureUtil.generateKey(SymmetricAlgorithm.AES.getValue()).getEncoded();
System.out.println("AES密钥："+ HexUtil.encodeHexStr(key));
AES aes = SecureUtil.aes(key);
String encode = aes.encryptHex(dataList.get(0));
long startTime = System.nanoTime();
for(int i=1;i<11;i++){
aes.encryptHex(dataList.get(i));
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("AES耗时："+(endTime-startTime)/10+"ns");
System.out.println("AES密文："+encode);
}
public static void rsa(List<String> dataList){
KeyPair pair = SecureUtil.generateKeyPair("RSA");
PrivateKey privateKey = pair.getPrivate();
PublicKey publicKey = pair.getPublic();
System.out.println("RSA公钥："+ publicKey.toString());
System.out.println("RSA私钥："+ privateKey.toString());
RSA rsa = SecureUtil.rsa(privateKey.getEncoded(),publicKey.getEncoded());
String encode = rsa.encryptHex(dataList.get(0), KeyType.PublicKey);
long startTime = System.nanoTime();
for(int i=1;i<11;i++){
rsa.encryptHex(dataList.get(i), KeyType.PublicKey);
}
long endTime = System.nanoTime();
System.out.println("RSA耗时："+(endTime-startTime)/10+"ns");
System.out.println("RSA密文："+encode);
}
}
运行会打印 原文、密文、耗时，密钥，此中的耗时第一次耗时不计算，以各算法后10次平均值打印具体如下：
1、以下是10次加密长度100字符各加密算法的平均耗时(纳秒)：
加密100长度字符，在处理同批次明文，密钥确定的情况下：AES性能最强、接着是MD5和RSA性能次之，末了是SHA-256与DES性能最差。固然，差距不大，最好与最坏也就3倍差距，最慢需要0.23毫秒。这里的字符空间巨细为：100字节(Byte)，即约为0.09765KB，最慢需要0.2毫秒。
2、以下是10次加密长度1000000的字符各加密算法的平均耗时(纳秒)：
可以看出：AES与MD5性能最强，两者相差很小，然后是SHA-256和DES性能次之，末了RSA性能最慢，和别的算法差距明显。这里的字符空间巨细为：1000000字节，即约为976.56KB，最慢需要0.2秒。
3、以下是10次加密长度100000000的字符各加密算法的平均耗时(豪秒)，这里时间耗费较长，只统计5次：
可以看出：AES与MD5性能最强，两者相差很小，然后是SHA-256和DES性能次之，末了RSA性能最慢，和别的算法差距明显。这里的字符空间巨细为：100000000字节，即约为95.37MB，最慢需要24秒。
总结：性能排名：AES、MD5、SHA-256、DES、RSA。具体分析如下：
AES：依附分组团体替换，每次循环处理更多原文数据，即使需要密钥参与运算，还是能和MD5速度处于同一水平线上乃至略胜一点点。
MD5：虽然哈希算法里每次是3个32位字的原文与缓存值举行运算，虽然不需要密钥参与运算，但性能并没有与AES拉开差距，紧张原因是每次处理的原文没有AES多。
SHA-256：和MD5相比，每次处理的字数稳定，缓存值更多，算法更复杂，比MD5慢是正常的。
DES：由于没有分组处理，仅仅是按位替换，每次循环处理的原文数据少，再加上密钥需要参与运算，比不可逆算法慢是正常的。
RSA：根本符合预期，数据量少计算量小，依附最简便的运算，耗费时间少，但数据量一大，运算量大，就被拉开明显差距了。
安全
这里先讨论下各算法根据密文得到原文的加密或解密次数。
MD5：该算法不可逆，破解只能靠穷举法，而且原文越大，时间越长些，密文输出128bit，范围是2的128次方，即最长需要穷举原文加密次才能破解。
SHA-256：与MD5类似，破解只能靠穷举法，密文输出256bit，范围是2的256次方，即最长需要穷举原文加密次才能破解。
DES：该算法密钥只有56位有效，有密文后解密速度恒定，需要穷举密钥解密次才能破解。
AES：该算法密钥有128、192、256位，再只有密文的情况下，这三种密钥都得穷举，最长得解密才破解。
RSA：该算法密钥有512、1024、2048位，光穷举密钥就得运行次，再加上该算法加密解密耗时长，破解异常困难。
以上算法安全性是：RSA>SHA-256=>AES>MD5>DES。
运用
MD5：由于速度快，雪崩效应，返回值固定。常用于文件或数据校验。
SHA-256：由于速度比MD5稍慢，雪崩效应，返回值固定，且安全性宏大于MD5，也不担心密钥袒露。可用于文件或数据校验，保存密码。
DES：该算法已淘汰，速度慢，安全性差，如今根本没有运用了。
AES：由于速度快，算法可逆，安全性高(不袒露密钥的话)，可用于加密传输信息。
RSA：由于安全性高，算法可逆，有公钥和私钥，但大量数据下加密解密慢，可用于验签、加密传输少量信息。
末了
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