數據加密原理

❶ 數據加密原理是什麼 數據解密原理介紹【詳解】

數據加密和解密,數據加密和解密原理是什麼?

隨著Internet 的普及,大量的數據、文件在Internet 傳送,因此在客觀上就需要一種強有力的安全措施來保護機密數據不被竊取或篡改。我們有幾種方法來加密數據流。所有這些方法都可以用軟體很容易的實現,但是當我們只知道密文的時候,是不容易破譯這些加密演算法的(當同時有原文和密文時,破譯加密演算法雖然也不是很容易,但已經是可能的了) 。最好的加密演算法對系統性能幾乎沒有影響,並且還可以帶來其他內在的優點。例如,大家都知道的pkzip ,它既壓縮數據又加密數據。又如,dbms 的一些軟體包總是包含一些加密方法以使復制文件這一功能對一些敏感數據是無效的,或者需要用戶的密碼。所有這些加判啟悔密演算法都要有高效的加密和解密能力。幸運的是,在所有的加密演算法中最簡單的一種就是“置換表”演算法,這種演算法也能很好達到加密的需要。每一個數據段(總是一個位元組) 對應著“置換表”中的一個偏移量,偏移量所對應的值就輸出成為加密後的文件。加密程序和解密程序都需要一個這樣的“置換表”。事實上,80x86 cpu 系列就有一個指令‘xlat’在硬體級來完成這樣的工作。這種加密演算法比較簡單,加密解密速度都很快,但是一旦這個“置換表”被對方獲得,那這個加密方案就完全被識破了。更進一步講,這種加密演算法對於黑客破譯來講是相當直接的,只要找到一個“置換表”就可以了。對這種“置換表”方式的一個改進就是使用2 個或者更多的“置換表”,這些表都是基於數據流中位元組的位置的,或者基於數據流本身。這時,破譯變的更加困難,因為黑客必須正確的做幾旁皮次變換。通過使用更多的“置換表”,並且按偽隨機的方式使用每個表,這種改進的加密方法已經變的很難破譯。比如,我們可以對所有的偶數位置的數據使用a 表,對所有的奇數位置使用b 表,即使黑客獲得了明文和密文,他想破譯這個加密方案也是非常困難的,除非黑客確切的知道用了兩張表。與使用“置換表”相類似“, 變換數據位置”也在計算機加密中使用。但是,這需要更多的執行時間。從輸入中讀入明文放到一個buffer 中,再在buffer 中對他們重排序,然後按這個順序再輸出。解密程序按相反的順序還原數據。這種方法總是和一些別的加密演算法混合使用,這就使得破譯變的特別的困難,幾乎有些不可能了。例如,有這樣一個詞,變換起字母的順序,slient 可以變為listen ,但所有的字母都沒有變化,沒有增加也沒有減少,但是字母之間的順序已經變化了。但是,還有一種更好的加密演算法,只有計算機可以做,就是字/ 位元組循環移位和xor 操作。如果我們把一個字或位元組在一個數據流內做循環移位,使用多個或變化的方向(左移或右移) ,就可以迅速的產生一個加密的數據流。這種方法是很好的,破譯它就更加困難! 而且,更進一步的是,如果再使用xor操作,按位做異或操作,就就使破譯密碼更加困難了。如果再使用偽隨機的方法,這涉及到要產生一系列的數字,我們可以使用fibbonaci 數列。對數列所產生的數做模運算(例如模3) ,得到一個結果,然後循環移位這個結果的次數,將使破譯次密碼變的幾乎不可能! 但是,使用fibbonaci 數列這種偽隨機的掘正方式所產生的密碼對我們的解密程序來講是非常容易的。在一些情況下,我們想能夠知道數據是否已經被篡改了或被破壞了,這時就需要產生一些校驗碼,並且把這些校驗碼插入到數據流中。這樣做對數據的防偽與程序本身都是有好處的。但是感染計算機程序的病毒才不會在意這些數據或程序是否加過密,是否有數字簽名。所以,加密程序在每次load 到內存要開始執行時,都要檢查一下本身是否被病毒感染,對與需要加、解密的文件都要做這種檢查! 很自然,這樣一種方法體制應該保密的,因為病毒程序的編寫者將會利用這些來破壞別人的程序或數據。因此,在一些反病毒或殺病毒軟體中一定要使用加密技術。

循環冗餘校驗是一種典型的校驗數據的方法。對於每一個數據塊,它使用位循環移位和xor 操作來產生一個16 位或32 位的校驗和,這使得丟失一位或兩個位的錯誤一定會導致校驗和出錯。這種方式很久以來就應用於文件的傳輸,例如xmodem - crc。這是方法已經成為標准,而且有詳細的文檔。但是,基於標准crc 演算法的一種修改演算法對於發現加密數據塊中的錯誤和文件是否被病毒感染是很有效的。

一個好的加密演算法的重要特點之一是具有這種能力:可以指定一個密碼或密鑰,並用它來加密明文,不同的密碼或密鑰產生不同的密文。這又分為兩種方式:對稱密鑰演算法和非對稱密鑰演算法。所謂對稱密鑰演算法就是加密解密都使用相同的密鑰,非對稱密鑰演算法就是加密解密使用不同的密鑰。非常著名的pgp公鑰加密以及rsa 加密方法都是非對稱加密演算法。加密密鑰,即公鑰,與解密密鑰,即私鑰,是非常的不同的。從數學理論上講,幾乎沒有真正不可逆的演算法存在。例如,對於一個輸入‘a’執行一個操作得到結果‘b’,那麼我們可以基於‘b’,做一個相對應的操作,導出輸入‘a’。在一些情況下,對於每一種操作,我們可以得到一個確定的值,或者該操作沒有定義(比如,除數為0) 。對於一個沒有定義的操作來講,基於加密演算法,可以成功地防止把一個公鑰變換成為私鑰。因此,要想破譯非對稱加密演算法,找到那個唯一的密鑰,唯一的方法只能是反復的試驗,而這需要大量的處理時間。

rsa 加密演算法使用了兩個非常大的素數來產生公鑰和私鑰。即使從一個公鑰中通過因數分解可以得到私鑰,但這個運算所包含的計算量是非常巨大的,以至於在現實上是不可行的。加密演算法本身也是很慢的,這使得使用rsa 演算法加密大量的數據變的有些不可行。這就使得一些現實中加密演算法都基於rsa 加密演算法。pgp 演算法(以及大多數基於rsa 演算法的加密方法) 使用公鑰來加密一個對稱加密演算法的密鑰,然後再利用一個快速的對稱加密演算法來加密數據。這個對稱演算法的密鑰是隨機產生的,是保密的,因此,得到這個密鑰的唯一方法就是使用私鑰來解密。

我們舉一個例子: 假定現在要加密一些數據使用密鑰‘12345’。利用rsa 公鑰,使用rsa 演算法加密這個密鑰‘12345’,並把它放在要加密的數據的前面(可能後面跟著一個分割符或文件長度,以區分數據和密鑰) ,然後,使用對稱加密演算法加密正文,使用的密鑰就是‘12345’。當對方收到時,解密程序找到加密過的密鑰,並利用rsa 私鑰解密出來,然後再確定出數據的開始位置,利用密鑰‘12345’來解密數據。這樣就使得一個可靠的經過高效加密的數據安全地傳輸和解密。但並不是經過加密的數據就是絕對安全的,數據加密是肯定可以被破解的,但我們所想要的是一個特定時期的安全,也就是說,密文的破解應該是足夠的困難,在現實上是不可能的,尤其是短時間內。

❷ 加密演算法有幾種基於什麼原理

1、對稱加密演算法

對稱臘答正加密演算法用來對敏感數據等信息進行加密，常用的演算法包括：

DES（Data Encryption Standard）：數據加密標准，速度較快，適用於加密大量數據的場合。

3DES（Triple DES）：是基於DES，對一塊數據用三個不同的密鑰進行三次加密，強度更高。

AES（Advanced Encryption Standard）：高級加密標准，是下一代的加密演算法標准，速度快，安全級別高；

演算法原理

AES 演算法基於排列和置換運算。

排列是對數據重新進行安排，置換是將一個數據單元替換為另一個。

AES 使用幾種不同的方法來執行排列和置換運算。

2、非對稱演算法

常見的非對稱加密演算法如下：

RSA：由 RSA 公司發明，是一個支持變長密鑰的公共密鑰演算法，需要加密的文件塊的長度也是可變的；

DSA（Digital Signature Algorithm）：數字簽名演算法，是一種標準的 DSS（數字簽名標准）；

ECC（Elliptic Curves Cryptography）：橢圓曲線密碼編碼學。

演算法原理——橢圓曲線上的難題

橢圓曲線上離散對數問題ECDLP定義如下：給定素數p和橢圓曲線E，對Q＝kP，在已知P，Q 的情況下求出小於p的正整數k。

可以證明由k和P計算Q比較容易，而由Q和舉行P計算k則比較困難。

將橢圓曲線輪悔中的加法運算與離散對數中的模乘運算相對應，將橢圓曲線中的乘法運算與離散對數中的模冪運算相對應，我們就可以建立基於橢圓曲線的對應的密碼體制。

❸ AES加密演算法原理

AES是分組密鑰，演算法輸入128位數據，密鑰長度也是128位。用Nr表示對一個數據分組加密的輪數（加密輪數與密鑰長度的關系如表1所列）。每一輪都需要一個與輸入分組具有相同長度的擴展密鑰Expandedkey(i)的參與。由於外部輸入的加密密鑰K長度有限,所以在演算法中要用一個密鑰擴展程序(Keyexpansion)把外部密鑰K擴展成更長的比特串,以生成各輪的加密和解密密鑰。x0dx0a1.1圈變化x0dx0aAES每一個圈變換由以下三個層組成:x0dx0a非線性層——進行Subbyte變換；x0dx0a線行混合層——進行ShiftRow和MixColumn運算；x0dx0a密鑰加層——進行AddRoundKey運算。x0dx0a① Subbyte變換是作用在狀態中每個位元組上的一種非線性位元組轉換,可以通過計算出來的S盒進行映射。x0dx0ax0dx0a② ShiftRow是一個位元組換位。它將狀態中的行按照不同的偏移量進行循環移位，而這個偏移量也是根據Nb的不同而選擇的[3]。x0dx0ax0dx0a③ 在MixColumn變換中,把狀態中的每一列看作GF(28)上的多項式a(x)與固定多項式c(x)相乘的結果。 b(x)=c(x)*a(x)的系數這樣計算:x0dx0a*運算不是普通的乘法運算,而是特殊的運算，即 b(x)=c(x)·a(x)(mod x4+1) 對於這個運算 b0=02。a0+03。a1+a2+a3 令xtime(a0)=02。a0x0dx0a其中，符號「。」表示模一個八次不可約多項式的同餘乘法[3]。x0dx0ax0dx0a對於逆變化,其矩陣C要改變成相應的D,即b(x)=d(x)＊a(x)。x0dx0a④ 密鑰加層運算(addround)是將圈密鑰狀態中的對應位元組按位「異或」。x0dx0ax0dx0a⑤ 根據線性變化的性質[1],解密運算是加密變化的逆變化。

❹ 簡要說說對稱加密和非對稱加密的原理以及區別是什麼

對稱加密的原理是數據發送方將明文（原始數據）和加密密鑰一起經過特殊加密演算法處理後，使其變成復雜的加密密文發送出去。接收方收到密文後，若想解讀原文，則需要使用加密密鑰及相同演算法的逆演算法對密文進行解密，才能使其恢復成可讀明文。

非對稱加密的原理是甲方首先生成一對密鑰同時將其中的一把作為公開密鑰；得到公開密鑰的乙方再使用該密鑰對需要加密的信息進行加密後再發送給甲方；甲方再使用另一把對應的私有密鑰對加密後的信息進行解密，這樣就實現了機密數據傳輸。

對稱加密和非對稱加密的區別為：密鑰不同、安全性不同、數字簽名不同。

一、密鑰不同

1、對稱加密：對稱加密加密和解密使用同一個密鑰。

2、非對稱加密：非對稱加密加密和解密所使用的不是同一個密鑰，需要兩個密鑰來進行加密和解密。

二、安全性不同

1、對稱加密：對稱加密如果用於通過網路傳輸加密文件，那麼不管使用任何方法將密鑰告訴對方，都有可能被竊聽。

2、非對稱加密：非對稱加密因為它包含有兩個密鑰，且僅有其中的「公鑰」是可以被公開的，接收方只需要使用自己已持有的私鑰進行解密，這樣就可以很好的避免密鑰在傳輸過程中產生的安全問題。

三、數字簽名不同

1、對稱加密：對稱加密不可以用於數字簽名和數字鑒別。

2、非對稱加密：非對稱加密可以用於數字簽名和數字鑒別。