加密算法.doc

加密算法介绍褚庆东一.         密码学简介据记载,公元前400年,古希腊人发明了置换密码。1881年世界上的第一个电话保密专利出现。在第二次世界大战期间,德国军方启用“恩尼格玛”密码机,密码学在战争中起着非常重要的作用。随着信息化和数字化社会的发展,人们对信息安全和保密的重要性认识不断提高,于是在1997年,美国国家标准局公布实施了“美国数据加密标准(DES)”,民间力量开始全面介入密码学的研究和应用中,采用的加密算法有DES、RSA、SHA等。随着对加密强度需求的不断提高,近期又出现了AES、ECC等。使用密码学可以达到以下目的:保密性:防止用户的标识或数据被读取。数据完整性:防止数据被更改。身份验证:确保数据发自特定的一方。二.         加密算法介绍根据密钥类型不同将现代密码技术分为两类:对称加密算法(秘密钥匙加密)和非对称加密算法(公开密钥加密)。对称钥匙加密系统是加密和解密均采用同一把秘密钥匙,而且通信双方都必须获得这把钥匙,并保持钥匙的秘密。非对称密钥加密系统采用的加密钥匙(公钥)和解密钥匙(私钥)是不同的。对称加密算法对称加密算法用来对敏感数据等信息进行加密,常用的算法包括:DES(DataEncryptionStandard):数据加密标准,速度较快,适用于加密大量数据的场合。3DES(TripleDES):是基于DES,对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密,强度更高。AES(AdvancedEncryptionStandard):高级加密标准,是下一代的加密算法标准,速度快,安全级别高;AES2000年10月,NIST(美国国家标准和技术协会)宣布通过从15种侯选算法中选出的一项新的密匙加密标准。Rijndael被选中成为将来的AES。 Rijndael是在 1999 年下半年,由研究员 JoanDaemen和 VincentRijmen 创建的。AES 正日益成为加密各种形式的电子数据的实际标准。美国标准与技术研究院 (NIST) 于 2002 年 5 月 26 日制定了新的高级加密标准 (AES) 规范。算法原理AES 算法基于排列和置换运算。排列是对数据重新进行安排,置换是将一个数据单元替换为另一个。AES 使用几种不同的方法来执行排列和置换运算。AES 是一个迭代的、对称密钥分组的密码,它可以使用128、192 和 256 位密钥,并且用 128位(16字节)分组加密和解密数据。与公共密钥密码使用密钥对不同,对称密钥密码使用相同的密钥加密和解密数据。通过分组密码返回的加密数据的位数与输入数据相同。迭代加密使用一个循环结构,在该循环中重复置换和替换输入数据。AES与3DES的比较算法名称算法类型密钥长度速度解密时间(建设机器每秒尝试255个密钥)资源消耗AES对称block密码128、192、256位高1490000亿年低3DES对称feistel密码112位或168位低46亿年中      非对称算法常见的非对称加密算法如下:RSA:由 RSA 公司发明,是一个支持变长密钥的公共密钥算法,需要加密的文件块的长度也是可变的;DSA(DigitalSignatureAlgorithm):数字签名算法,是一种标准的 DSS(数字签名标准);ECC(urvesCryptography):椭圆曲线密码编码学。ECC在1976年,由于对称加密算法已经不能满足需要,Diffie 和Hellman发表了一篇叫《密码学新动向》的文章,介绍了公匙加密的概念,由Rivet、Shamir、Adelman提出了RSA算法。随着分解大整数方法的进步及完善、计算机速度的提高以及计算机网络的发展,为了保障数据的安全,RSA的密钥需要不断增加,但是,密钥长度的增加导致了其加解密的速度大为降低,硬件实现也变得越来越难以忍受,这对使用RSA的应用带来了很重的负担,因此需要一种新的算法来代替RSA。,根据是有限域上的椭圆曲线上的点群中的离散对数问题ECDLP。ECDLP是比因子分解问题更难的问题,它是指数级的难度。原理——椭圆曲线上的难题椭圆曲线上离散对数问题ECDLP定义如下:给定素数p和椭圆曲线E,对Q=kP,在已知P,Q 的情况下求出小于p的正整数k。可以证明由k和P计算Q比较容易,而由Q和P计算k则比较困难。将椭圆曲线中的加法运算与离散对数中的模乘运算相对应,将椭圆曲线中的乘法运算与离散对数中的模幂运算相对应,我们就可以建立基于椭圆曲线的对应的密码体制。例如,对应Diffie-Hellman公钥系统,我们可以通过如下方式在椭圆曲线上予以实现:在E上选取生成元P,要求由P产生的群元素足够多,通信双方A和B分别选取a和b,a和b 予以保密,但将aP和bP