現代主要的加密技術

Ⅰ 網路現代加密技術分幾種

１ 數據加密原理

１．１數據加密

在計算機上實現的數據加密，其加密或解密變換是由密鑰控制實現的。密鑰（Ｋｅｙｗｏｒｄ）是用戶按照一種密碼體制隨機選取，它通常是一隨機字元串，是控制明文和密文變換的唯一參數。
例：明文為字元串：
ＡＳ ＫＩＮＧＦＩＳＨＥＲＳ ＣＡＴＣＨ ＦＩＲＥ

（為簡便起見，假定所處理的數據字元僅為大寫字母和空格符）。
假定密鑰為字元串： ＥＬＩＯＴ

加密演算法為：
（１）將明文劃分成多個密鑰字元串長度大小的塊（空格符以″＋″表示）
ＡＳ＋ＫＩ ＮＧＦＩＳ ＨＥＲＳ＋ ＣＡＴＣＨ ＋ＦＩＲＥ
（２）用００～２６范圍的整數取代明文的每個字元，空格符＝００，Ａ＝０１，．．．，Ｚ＝２６：
０１１９００１１０９ １４０７０６０９１９ ０８０５１８１９００ ０３０１２００３０８ ０００６０９１８０５
（３） 與步驟２一樣對密鑰的每個字元進行取代：
０５１２０９１５２０
（４） 對明文的每個塊，將其每個字元用對應的整數編碼與密鑰中相應位置的字元的整數編碼的和模２７後的值取代：
（５） 將步驟４的結果中的整數編碼再用其等價字元替換：
ＦＤＩＺＢ ＳＳＯＸＬ ＭＱ＋ＧＴ ＨＭＢＲＡ ＥＲＲＦＹ

理想的情況是採用的加密模式使得攻擊者為了破解所付出的代價應遠遠超過其所獲得的利益。實際上，該目的適用於所有的安全性措施。這種加密模式的可接受的最終目標是：即使是該模式的發明者也無法通過相匹配的明文和密文獲得密鑰，從而也無法破解密文。

１．２數字簽名

密碼技術除了提供信息的加密解密外，還提供對信息來源的鑒別、保證信息的完整和不可否認等功能，而這三種功能都是通過數字簽名實現。

數字簽名是涉及簽名信息和簽名人私匙的計算結果。首先，簽名人的軟體對發送信息進行散列函數運算後，生成信息摘要（ｍｅｓｓａｇｅ ｄｉｇｅｓｔ）－－這段信息所特有的長度固定的信息表示，然後，軟體使用簽名人的私匙對摘要進行解密，將結果連同信息和簽名人的數字證書一同傳送給預定的接收者。而接收者的軟體會對收到的信息生成信息摘要（使用同樣的散列函數），並使用簽名人的公匙對簽名人生成的摘要進行解密。接收者的軟體也可以加以配置，驗證簽名人證書的真偽，確保證書是由可信賴的ＣＡ頒發，而且沒有被ＣＡ吊銷。如兩個摘要一樣，就表明接收者成功核實了數字簽名。

２ 加密體制及比較

根據密鑰類型不同將現代密碼技術分為兩類：一類是對稱加密（秘密鑰匙加密）系統，另一類是公開密鑰加密（非對稱加密）系統。

２．１對稱密碼加密系統

對稱鑰匙加密系統是加密和解密均採用同一把秘密鑰匙，而且通信雙方都必須獲得這把鑰匙，保持鑰匙的秘密。

對稱密碼系統的安全性依賴於以下兩個因素。第一，加密演算法必須是足夠強的，僅僅基於密文本身去解密信息在實踐上是不可能的；第二，加密方法的安全性依賴於密鑰的秘密性，而不是演算法的秘密性。因為演算法不需要保密，所以製造商可以開發出低成本的晶元以實現數據加密。這些晶元有著廣泛的應用，適合於大規模生產。

對稱加密系統最大的問題是密鑰的分發和管理非常復雜、代價高昂。比如對於具有ｎ個用戶的網路，需要ｎ（ｎ－１）／２個密鑰，在用戶群不是很大的情況下，對稱加密系統是有效的。但是對於大型網路，當用戶群很大，分布很廣時，密鑰的分配和保存就成了大問題。對稱加密演算法另一個缺點是不能實現數字簽名。

對稱加密系統最著名的是美國數據加密標准ＤＥＳ、ＡＥＳ（高級加密標准）和歐洲數據加密標准ＩＤＥＡ。１９７７年美國國家標准局正式公布實施了美國的數據加密標准ＤＥＳ，公開它的加密演算法，並批准用於非機密單位和商業上的保密通信。ＤＥＳ成為全世界使用最廣泛的加密標准。

但是，經過２０多年的使用，已經發現ＤＥＳ很多不足之處，對ＤＥＳ的破解方法也日趨有效。ＡＥＳ將會替代ＤＥＳ成為新一代加密標准。ＤＥＳ具有這樣的特性，其解密演算法與加密演算法相同，除了密鑰Ｋｅｙ的施加順序相反以外。

２．２ 公鑰密碼加密系統

公開密鑰加密系統採用的加密鑰匙（公鑰）和解密鑰匙（私鑰）是不同的。由於加密鑰匙是公開的，密鑰的分配和管理就很簡單，比如對於具有ｎ個用戶的網路，僅需要２ｎ個密鑰。公開密鑰加密系統還能夠很容易地實現數字簽名。因此，最適合於電子商務應用需要。在實際應用中，公開密鑰加密系統並沒有完全取代對稱密鑰加密系統，這是因為公開密鑰加密系統是基於尖端的數學難題，計算非常復雜，它的安全性更高，但它實現速度卻遠趕不上對稱密鑰加密系統。在實際應用中可利用二者的各自優點，採用對稱加密系統加密文件，採用公開密鑰加密系統加密″加密文件″的密鑰（會話密鑰），這就是混合加密系統，它較好地解決了運算速度問題和密鑰分配管理問題。

根據所基於的數學難題來分類，有以下三類系統目前被認為是安全和有效的：大整數因子分解系統（代表性的有ＲＳＡ）、橢圓曲線離散對數系統（ＥＣＣ）和離散對數系統（代表性的有ＤＳＡ）。

當前最著名、應用最廣泛的公鑰系統ＲＳＡ是由Ｒｉｖｅｔ、Ｓｈａｍｉｒ、Ａｄｅｌｍａｎ提出的（簡稱為ＲＳＡ系統），它加密演算法使用了兩個非常大的素數來產生公鑰和私鑰。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。

ＲＳＡ方法的優點主要在於原理簡單，易於使用。隨著分解大整數方法的進步及完善、計算機速度的提高以及計算機網路的發展（可以使用成千上萬台機器同時進行大整數分解），作為ＲＳＡ加解密安全保障的大整數要求越來越大。為了保證ＲＳＡ使用的安全性，其密鑰的位數一直在增加，比如，目前一般認為ＲＳＡ需要１０２４位以上的字長才有安全保障。但是，密鑰長度的增加導致了其加解密的速度大為降低，硬體實現也變得越來越難以忍受，這對使用ＲＳＡ的應用帶來了很重的負擔，對進行大量安全交易的電子商務更是如此，從而使得其應用范圍越來越受到制約。

ＤＳＡ（ＤａｔａＳｉｇｎａｔｕｒｅＡｌｇｏｒｉｔｈｍ）是基於離散對數問題的數字簽名標准，它僅提供數字簽名，不提供數據加密功能。它也是一個″非確定性的″數字簽名演算法，對於一個報文Ｍ，它的簽名依賴於隨機數ｒ ?熏 這樣，相同的報文就可能會具有不同的簽名。另外，在使用相同的模數時，ＤＳＡ比ＲＳＡ更慢（兩者產生簽名的速度相同，但驗證簽名時ＤＳＡ比ＲＳＡ慢１０到４０倍）。
２．３ 橢圓曲線加密演算法ＥＣＣ技術優勢

安全性更高、演算法實現性能更好的公鑰系統橢圓曲線加密演算法ＥＣＣ（ＥｌｌｉｐｔｉｃＣｕｒｖｅＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ）基於離散對數的計算困難性。