密碼算法和協(xié)議，主要可以分為4個領域：
（1）對稱加密：用于加密任意大小的數(shù)據(jù)塊，或數(shù)據(jù)流的內容，包括消息、文件、加密密鑰和口令。
（2）非對稱加密：用于加密小的數(shù)據(jù)塊，如加密密鑰，或者數(shù)字簽名中使用的 Hash 函數(shù)值。
（3）數(shù)據(jù)完整性算法：用于保護數(shù)據(jù)塊（例如一條消息）的內容免于被修改。
（4）認證協(xié)議：有許多基于密碼算法的認證方案，用來認證實體的真實性。
對稱加密
對稱加密，也稱傳統(tǒng)加密，或單鑰加密，是20世紀70年代公鑰密碼產生之前唯一的加密類型。
對稱密碼是一種加解密使用相同密鑰的密碼體制，也稱為傳統(tǒng)密碼。
對稱密碼利用密鑰和加密算法，將明文變?yōu)槊芪?，運用相同的密鑰和解密算法，可以從密文恢復出明文。
分組密碼是一種加/解密方案，它將輸入的明文分組當做一個整體處理，輸出一個等長的密文分組。
許多分組密碼都采用 Feistel 結果，這樣的結構由許多相同的輪函數(shù)組成。
每一輪中，對輸入數(shù)據(jù)的一半進行代替，接著用一個置換來交換數(shù)據(jù)的兩個等分部分。
擴展初始的密鑰是的每一輪中使用不同的子密鑰。
DES（Data Encryption Standard，數(shù)據(jù)加密標準）一直是應用最為廣泛的加密算法，
它于1977年被美國國家標準局（NBS），及現(xiàn)在的國家標準和技術協(xié)會（NIST）采納為聯(lián)邦信息處理標準46（FIPS PUB 46）。
DES 體現(xiàn)了經(jīng)典的 Feistel 結構，使用64位的分組和56位的密鑰。
它將64位的輸入經(jīng)過一系列變換得到64位的輸出，解密則使用了相同的步驟和相同的密鑰。
56位密鑰共有2的56次方種可能，這個數(shù)字大概是7.2乘以10的16次方。
1998年7月，電子前哨基金會（EFF）宣布一臺造價不到25萬美元的特殊設計的機器，破譯了DES，
DES終于被清楚的證明是不安全的，這次攻擊所花的時間不到三天。
幸運的是，有大量DES的替代算法，最重要的有AES和3DES。
一個有限域就是有有限個元素的域。
可以證明有限域的階（元素的個數(shù)）一定可以寫為素數(shù)的冪形式p的n次方，n為一個整數(shù)，p為素數(shù)。
階為p的有限域，可以有模p算術來定義。
階為p的n次方（n>1）的有限域，可以有多項式算術來定義。
美國國家標準技術研究所（NIST）在2001年發(fā)布了AES（Advanced Encryption Standard，高級加密標準），
AES是一個對稱分組密碼算法，旨在取代DES稱為廣泛使用的標準。
其分組長度為128位，密鑰長度為128位，192位或256位。
AES未采用 Feistel 結構，每輪由4個單獨的運算組成：字節(jié)代替，置換，有限域上的算術運算，以及與密鑰的異或運算。
DES在窮舉攻擊之下相對比較脆弱，因此很多人在想辦法用某種算法替代它。
一種方案是設計全新的算法，例如AES。
還有一種方案，是對DES進行多次加密，且使用多個密鑰，例如三重DES（3DES）算法。
多重加密是將一個加密算法多次使用的技術。
在第一使用中，明文通過加密算法轉化為密文，然后將該密文作為輸入重新執(zhí)行加密算法。
三重DES，在三個階段使用DES算法，共用到兩組或三組密鑰。
流密碼是對稱密碼算法，從明文輸入流逐位或逐字節(jié)產生密文輸出。
使用最為廣泛的此類密碼是 RC4。
RC4 是 Ron Rivest 為 RSA 公司在1987年設計的一種流密碼。它是一個可變密鑰長度，面向字節(jié)操作的流密碼。
它被用于為網(wǎng)絡瀏覽器和服務器間通信而制定的 SSL/TLS（安全套接字協(xié)議/傳輸層安全協(xié)議）標準中，
它也應用于作為IEEE 802.11無線局域網(wǎng)標準一部分WEP（Wired Equivalent Privacy）協(xié)議和新的WiFi受保護訪問協(xié)議（WPA）中。
非對稱加密
公鑰密碼學的發(fā)展是整個密碼學發(fā)展歷史中最偉大的一次革命，也許可以說是唯一的一次革命。
公鑰密碼學與其前的密碼學完全不同。
首先，公鑰算法，是基于數(shù)學函數(shù)而不是基于代替和置換。
更重要的是，與只使用一個密鑰的對稱密碼不同，公鑰密碼是非對稱的，它使用兩個獨立的密鑰。
非對稱加密是一種密碼體制，其加密算法和解密算法使用不同的密鑰：一個是公鑰，另一個是私鑰。
非對稱密碼，也稱為公鑰密碼。
非對稱密碼使用兩個密鑰中的一個以及加密算法將明文轉換為密文。
用另一個密鑰以及解密算法，從密文恢復出明文。
應用最廣泛的公鑰密碼是RSA（Rivest-Shamir-Adleman）。
它是MIT的Ron Rivest，Adi Shamir和Len Adleman與1977年提出并與1978年首次發(fā)表的算法，是最早提出的成功的公鑰算法之一。
RSA是一種分組密碼，其明文和密文均是0至n-1之間的整數(shù)，通常n的大小為1024位二進制數(shù)，或309位十進制數(shù)。
Diffie-Hellman密鑰交換是一個簡單的公鑰算法，這個協(xié)議使得通信的雙方利用基于離散對數(shù)問題的公鑰算法建立密鑰。
許多商業(yè)商品都使用了這種密鑰交換技術。
該算法的目的是使兩個用戶能安全的交換密鑰，以便在后續(xù)的通信中用該密鑰對信息加密。
該算法本身只限于進行密鑰交換。
1984年，T.Elgamal提出了一種基于離散對數(shù)的公開密鑰體制，它與 Diffie-Hellman密鑰分配體制密切相關。
ElGamal密碼體系應用于一些技術標準中，如數(shù)字簽名標準（DSS）和S/MIME電子郵件標準。
大多數(shù)使用公鑰密碼學進行加密和數(shù)字簽名的產品和標準都使用RSA算法。
為了保證RSA使用的安全性，最近這些年來密鑰的位數(shù)一直在增加，這對使用RSA的應用是很重的負擔，
對進行大量安全交易的電子商務來說更是如此。
近來出現(xiàn)的一種具有強大競爭力的橢圓曲線密碼學（ECC）對RSA提出了挑戰(zhàn)。
與RSA相比，ECC的主要誘人之處在于，它可以使用比RSA短得多的密鑰得到相同的安全性，因此可以減少處理負荷。
