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          DES算法全稱為Data Encryption Standard,即數(shù)據(jù)加密算法,它是IBM公司于1975年研究成功并公開發(fā)表的。DES算法的入口參數(shù)有三個:Key、Data、Mode。其中Key為8個字節(jié)共64位,是DES算法的工作密鑰;Data也為8個字節(jié)64位,是要被加密或被解密的數(shù)據(jù);Mode為DES的工作方式,有兩種:加密或解密。
            DES算法把64位的明文輸入塊變?yōu)?4位的密文輸出塊,它所使用的密鑰也是64位,其算法主要分為兩步:
            1初始置換
            其功能是把輸入的64位數(shù)據(jù)塊按位重新組合,并把輸出分為L0、R0兩部分,每部分各長3 2位,其置換規(guī)則為將輸入的第58位換到第一位,第50位換到第2位……依此類推,最后一位是原來的第7位。L0、R0則是換位輸出后的兩部分,L0是輸出的左32位,R0是右32位,例:設(shè)置換前的輸入值為D1D2D3……D64,則經(jīng)過初始置換后的結(jié)果為:L0=D58D50……D8;R0=D57D49……D7。
            2逆置換
            經(jīng)過16次迭代運(yùn)算后,得到L16、R16,將此作為輸入,進(jìn)行逆置換,逆置換正好是初始置換的逆運(yùn)算,由此即得到密文輸出。


          RSA算法簡介
          這種算法1978年就出現(xiàn)了,它是第一個既能用于數(shù)據(jù)加密也能用于數(shù)字簽名的算法。它易于理解和操作,也很流行。算法的名字以發(fā)明者的名字命名:Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman。但RSA的安全性一直未能得到理論上的證明。

          RSA的安全性依賴于大數(shù)分解。公鑰和私鑰都是兩個大素數(shù)( 大于 100個十進(jìn)制位)的函數(shù)。據(jù)猜測,從一個密鑰和密文推斷出明文的難度等同于分解兩個大素數(shù)的積。

          密鑰對的產(chǎn)生。選擇兩個大素數(shù),p 和q 。計算:

          n = p * q

          然后隨機(jī)選擇加密密鑰e,要求 e 和 ( p - 1 ) * ( q - 1 ) 互質(zhì)。最后,利用Euclid 算法計算解密密鑰d, 滿足

          e * d = 1 ( mod ( p - 1 ) * ( q - 1 ) )

          其中n和d也要互質(zhì)。數(shù)e和n是公鑰,d是私鑰。兩個素數(shù)p和q不再需要,應(yīng)該丟棄,不要讓任何人知道。

           

          加密信息 m(二進(jìn)制表示)時,首先把m分成等長數(shù)據(jù)塊 m1 ,m2,..., mi ,塊長s,其中 2^s <= n, s 盡可能的大。對應(yīng)的密文是:

          ci = mi^e ( mod n ) ( a )

          解密時作如下計算:

          mi = ci^d ( mod n ) ( b )

          RSA 可用于數(shù)字簽名,方案是用 ( a ) 式簽名, ( b )式驗(yàn)證。具體操作時考慮到安全性和 m信息量較大等因素,一般是先作 HASH 運(yùn)算。

           

          RSA 的安全性。

          RSA的安全性依賴于大數(shù)分解,但是否等同于大數(shù)分解一直未能得到理論上的證明,因?yàn)闆]有證明破解RSA就一定需要作大數(shù)分解。假設(shè)存在一種無須分解大數(shù)的算法,那它肯定可以修改成為大數(shù)分解算法。目前, RSA的一些變種算法已被證明等價于大數(shù)分解。不管怎樣,分解n是最顯然的攻擊方法?,F(xiàn)在,人們已能分解140多個十進(jìn)制位的大素數(shù)。因此,模數(shù)n必須選大一些,因具體適用情況而定。

           

          RSA的速度。

          由于進(jìn)行的都是大數(shù)計算,使得RSA最快的情況也比DES慢上100倍,無論是軟件還是硬件實(shí)現(xiàn)。速度一直是RSA的缺陷。一般來說只用于少量數(shù)據(jù)加密。

           

          RSA的選擇密文攻擊。

          RSA在選擇密文攻擊面前很脆弱。一般攻擊者是將某一信息作一下偽裝(Blind),讓擁有私鑰的實(shí)體簽署。然后,經(jīng)過計算就可得到它所想要的信息。實(shí)際上,攻擊利用的都是同一個弱點(diǎn),即存在這樣一個事實(shí):乘冪保留了輸入的乘法結(jié)構(gòu):

          ( XM )^d = X^d *M^d mod n

          前面已經(jīng)提到,這個固有的問題來自于公鑰密碼系統(tǒng)的最有用的特征--每個人都能使用公鑰。但從算法上無法解決這一問題,主要措施有兩條:一條是采用好的公鑰協(xié)議,保證工作過程中實(shí)體不對其他實(shí)體任意產(chǎn)生的信息解密,不對自己一無所知的信息簽名;另一條是決不對陌生人送來的隨機(jī)文檔簽名,簽名時首先使用One-Way Hash Function對文檔作HASH處理,或同時使用不同的簽名算法。在中提到了幾種不同類型的攻擊方法。

           

          RSA的公共模數(shù)攻擊。

          若系統(tǒng)中共有一個模數(shù),只是不同的人擁有不同的e和d,系統(tǒng)將是危險的。最普遍的情況是同一信息用不同的公鑰加密,這些公鑰共模而且互質(zhì),那末該信息無需私鑰就可得到恢復(fù)。設(shè)P為信息明文,兩個加密密鑰為e1和e2,公共模數(shù)是n,則:

          C1 = P^e1 mod n

          C2 = P^e2 mod n

          密碼分析者知道n、e1、e2、C1和C2,就能得到P。

          因?yàn)閑1和e2互質(zhì),故用Euclidean算法能找到r和s,滿足:

          r * e1 + s * e2 = 1

          假設(shè)r為負(fù)數(shù),需再用Euclidean算法計算C1^(-1),則

          ( C1^(-1) )^(-r) * C2^s = P mod n

           

          另外,還有其它幾種利用公共模數(shù)攻擊的方法??傊?,如果知道給定模數(shù)的一對e和d,一是有利于攻擊者分解模數(shù),一是有利于攻擊者計算出其它成對的e’和d’,而無需分解模數(shù)。解決辦法只有一個,那就是不要共享模數(shù)n。

           

          RSA的小指數(shù)攻擊。 有一種提高RSA速度的建議是使公鑰e取較小的值,這樣會使加密變得易于實(shí)現(xiàn),速度有所提高。但這樣作是不安全的,對付辦法就是e和d都取較大的值。

           

          RSA算法是第一個能同時用于加密和數(shù)字簽名的算法,也易于理解和操作。 RSA是被研究得最廣泛的公鑰算法,從提出到現(xiàn)在已近二十年,經(jīng)歷了各種攻擊的考驗(yàn),逐漸為人們接受,普遍認(rèn)為是目前最優(yōu)秀的公鑰方案之一。RSA的安全性依賴于大數(shù)的因子分解,但并沒有從理論上證明破譯RSA的難度與大數(shù)分解難度等價。即RSA的重大缺陷是無法從理論上把握它的保密性能如何,而且密碼學(xué)界多數(shù)人士傾向于因子分解不是NPC問題。RSA的缺點(diǎn)主要有:A)產(chǎn)生密鑰很麻煩,受到素數(shù)產(chǎn)生技術(shù)的限制,因而難以做到一次一密。B)分組長度太大,為保證安全性,n 至少也要 600 bits以上,使運(yùn)算代價很高,尤其是速度較慢,較對稱密碼算法慢幾個數(shù)量級;且隨著大數(shù)分解技術(shù)的發(fā)展,這個長度還在增加,不利于數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化。目前,SET(Secure Electronic Transaction)協(xié)議中要求CA采用2048比特長的密鑰,其他實(shí)體使用1024比特的密鑰。
          posted on 2009-09-28 09:53 末日風(fēng)情 閱讀(573) 評論(0)  編輯  收藏 所屬分類: java編程
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