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基于前缀码的密码分析与设计
摘要

随着Internet的飞速发展，网络上的资源共享越来越强化。随之而来的，网
络安全问题也越来越突出。网络在带给人们诸多便利的同时，也成了许多犯罪
分子攻击的目标。他们以计算机为工具，同时又以计算机为目标，在网上对计
算机数据信息进行恶意的修改、删除，为了保证互联网上信息传输的机密性、
真实性、完整性和通讯的不可否认性，密码学己成为了计算机安全领域的主要
研究方向。因此对多种加密算法的研究具有很高的理论意义和现实价值。
本文主要对非对称加密体制和对称加密体制进行研究，之后分析数字签名
的过程并进行改进，在此基础上实现混合加密系统，完成数据的混合加密。
首先对于非对称加密体制，对RSA算法作了详细的说明，RSA算法基于大
数模幂乘运算，其运行效率决定了RSA非对称密码的性能，文中说明了各种模
幂算法的快速实现方法，并进行比较分析。
其次对于对称加密体制，以DES（Data Encryption Standard，数据加密标
准）算法和Rijndael算法为重点，首先对DES和Rijndael算法的加密原理进行说
明，并通过对算法的分析找出它们的不足之处，如DES算法，易受选择明文法
攻击，而Square攻击法是对Rijndael算法最有效的攻击法。它们的攻击原理是基
于加密系统的不变性，因此本文提出了基于前缀码的解决方案，因为前缀码具
有很好的译码特性，通过前缀码的引入可以对输入的明文译码，以此来改变算
法子密钥的使用顺序，从而使加密系统不再固定不变，而是随着明文的不同而
不断变化，使算法对攻击具有很好的抵抗性。
最后对数字签名过程进行分析，由于MD5算法已经被破解，所以数字签名
存在着被伪造的隐患。因此本文提出了基于前缀码的数字签名改进方案，通过
前缀码的译码特性对MD5算法产生的摘要进行译码、变换，然后再通过网络传
输，消除了数字签名可能被伪造的隐患。之后在此基础上完成了将改进后的
Rijndael算法和RSA算法相结合混合加密系统，并把改进的数字签名方案应用
到系统中。

关键词 前缀码；对称加密体制；数据加密标准；数字签名；混合加密
Analysis and Design of Cipher Based on Prefix Codes
Abstract

With the rapid development of Internet, the sharing of resources on the network
are more and more strengthen. Attendant, the problem of network security has
become prominent increasingly. Network brings a lot of convenience to people;
however, it also became the targets of many criminals. They use the computer as a
tool, and used the computer as the targets at the same time. They delete and modify
the information on computer data on the network maliciously. In order to guarantee
the confidentiality of information transmission, authenticity, integrity and non-
repudiation of communication, cryptography has become a major area of computer
security research. Thus a wide range of encryption algorithm research has great
theoretical significance and practical value.
The paper researches the non-symmetric encryption system and symmetric
encryption system m