对称加密算法 一、网络安全 1.网络安全 (1) 网络的安全问题：有以下四个方面 A. 端－端的安全问题，主要指用户(包括代理)之间的加密、鉴别和数据完整性维护。 B. 端系统的安全问题，主要涉及防火墙技术 C. 安全服务质量问题，主要指如何保护合法用户的带宽，防止用户非法占用带宽。 D. 安全的网络基础设施，主要涉及路由器、DNS服务器，以及网络控制信息和管理信息的安全问题。 (2)网络的安全服务：有以下五个方面 A．身份认证：这是考虑到在网络的应用环境下，验证身份的双方一般是通过网络而非直接交互，所以传统的验证手段如根据对方的指纹等方法就无法应用。同时大量的黑客随时都可能尝试向网络渗透，截获合法用户的口令并冒充顶替，以合法身份入网。所以应该提供一种安全可靠的身份认证的手段。 B.授权控制：授权控制是控制不同用户对信息资源的访问权限。授权控制是以身份认证为基础的。通过给不同用户的提供严格的不同层次和不同程度的权限，同时结合可靠的身份认机制，可以从很大程度上减少非法入侵事件发生的机会。 C.数据加密：数据加密技术顾名思义。在互联网上应用加密技术来保证信息交换的可靠性已经的到了人们普遍的认可，已经进入了应用阶段。目前的加密技术主要有两大类：一类是基于对称密钥加密的算法，另一类是基于非对称密钥加密的算法。它们都已经达到了一个很高的强度，同时加密算法在理论上也已经相当的成熟，形成了一门独立的学科。而从应用方式上，一般分成软件加密和硬件加密。前者成本低而且实用灵活，更换也方便；而后者加密效率高，本身安全性高。在应用中，可以根据不同的需要来进行选择。 D.数据完整性：数据完整性是指通过网上传输的数据应该防止被修改、删除、插入、替换或重发，以保证合法用户接收和使用该数据的真实性。 E.防止否认：在网上传输数据时，网络应提供两种防止否认的机制：一是防止发送方否认自己发送过的信息，而谎称对方收到的信息是别人冒名或篡改过的；二是防止接收方否认自己收到过信息。利用非对称加密技术可以很好的实现第一个否认机制。 二、加密技术 (1) 加密技术的产生和发展 A. 古代，目前记录的比较早的是一个在公元前2世纪，由一个希腊人提出来的，26个字母放在一个5×5的表格里，这样所有的源文都可以行列号来表示。 B. 近代，在第二次世界大战里，密码机(如紫罗兰)得到了比较广泛的已经技术，同时破译密码的技术也得到了发展，出现了一次性密码技术。同时密码技术也促进了计算机的发展。 C. 现代，由于计算机和计算机网络的出现，对密码技术提出了更高的需求。密码学的论文和会议不断的增加，以密码技术为主的商业公司开始出现，密码算法层出不穷，并开始走向国际标准化的道路，出现了DES，AES等国家(美国的)标准。同时各个国家和政府对密码技术也越来越重视，都加密技术的出口和进口都作了相当严格的规定。 (2) 加密技术的分类 A．对称加密技术 a. 描述 对称算法（symmetric algorithm），有时又叫传统密码算法，就是加密密钥能够从解密密钥中推算出来，同时解密密钥也可以从加密密钥中推算出来。而在大多数的对称算法中，加密密钥和解密密钥是相同的。所以也称这种加密算法为秘密密钥算法或单密钥算法。它要求发送方和接收方在安全通信之前，商定一个密钥。对称算法的安全性依赖于密钥，泄漏密钥就意味着任何人都可以对他们发送或接收的消息解密，所以密钥的保密性对通信性
<2> 非对称密钥加密又叫作公开密钥加密算法。在非对称加密体系中,密钥被分解为一对(即一把公开密钥或加密密钥和一把私有密钥或解密密钥)。这对密钥中的任何一把都可作为公开密钥(加密密钥)通过非保密方式向他人公开,而另一把则作为私有密钥(解密密钥)加以保存。公开密钥用于对机密性信息的加密,私有密钥则用于对加密信息的解密。私有密钥只能由生成密钥对的用户掌握,公开密钥可广泛发布,但它只对应于生成该密钥的用户。公开密钥加密技术解决了密钥的发布和管理问题，是目前商业密码的核心。使用公开密钥技术，数据通信的双方可以安全的确认对方的身份和公开密钥。非对称密钥加密算法主要有RSA、PGP等。 ----数据加密技术可以分为三类，即对称型加密、不对称型加密和不可逆加密。 ----对称型加密使用单个密钥对数据进行加密或解密，其特点是计算量小、加密效率高。但是此类算法在分布式系统上使用较为困难，主要是密钥管理困难，使用成本较高，保安性能也不易保证。这类算法的代表是在计算机专网系统中广泛使用的DES（Digital Encryption Standard）算法。 ----不对称型加密算法也称公用密钥算法，其特点是有二个密钥（即公用密钥和私有密钥），只有二者搭配使用才能完成加密和解密的全过程。由于不对称算法拥有两个密钥，它特别适用于分布式系统中的数据加密，在Internet中得到了广泛应用。其中公用密钥在网上公布，为数据源对数据加密使用，而用于解密的相应私有密钥则由数据的收信方妥善保管。 ----不对称加密的另一用法称为“数字签名（Digital signature）”，即数据源使用其密钥对数据的校验和（Check Sum）或其他与数据内容有关的变量进行加密，而数据接收方则用相应的公用密钥解读“数字签名”，并将解读结果用于对数据完整性的检验。在网络系统中得到应用的不对称加密算法有RSA算法和美国国家标准局提出的DSA算法（Digital Signature Algorithm）。不对称加密法在分布式系统中应用时需注意的问题是如何管理和确认公用密钥的合法性。 2、对称性加密和非对称性加密 根据密钥技术的不同，可分为对称加密和非对称加密两种方法；对称加密是指用单一的密钥对明文进行加密，同时必须用该密钥对密文进行解密，加密和解密双方必须知道该密钥。非对称加密技术又称公共密钥技术，密钥成对存在，分别称为私有密钥（private key）和公共密钥（public key）；在加密过程采用公共密钥，在解密过程采用私有密钥。 由此可以看出，非对称性加密技术使密钥更加安全，一般用于对密钥进行管理；但是非对称加密技术速度很慢，在数据传输过程中的加密一般采用对称加密算法。 对于VPN网关产品来说，因为非对称加密算法太慢，所以一般采用对称加密算法进行数据传输加密。 3、数据加密强度和加密算法
非对称加密实验 【实验环境】 ISES客户端 Microsoft CLR Debugger 2005或其它调试器 【实验内容】 通过运算器工具实现RSA和ElGamal算法的加解密计算 手工计算RSA密钥并检验，将其应用于签名中并验证 对RSA密钥生成、RSA密钥加密、ElGamal参数生成、ElGamal密钥生成和ElGamal加密进行算法跟踪 非对称加密实验 【实验原理】 非对称密码体制又称为公钥密码体制，加解密使用公私钥密钥对，私钥由密钥拥有者保管，公钥可以公开，基于公开渠道进行分发，解决了对称密钥体制中密钥管理、分发和数字签名等难题。 一、 RSA算法 RSA公钥算法由Rivest、Shamir、Adleman于1978年提出的，是目前公钥密码的国际标准。算法的数学基础是Euler定理，是基于Deffie-Hellman的单项陷门函数的定义而给出的第一个公钥密码的实际实现，其安全性建立在大整数因子分解的困难性之上。 RSA算法的明文空间M=密文空间C=Z整数，其算法描述如下: n (1) 密钥生成 随机选择两个大素数p和q，计算n=p?q，;选择一个随机整数e<，满足，计算整数;公开公钥(n,e)，安全的销毁p、q和，并保留(d,n)作为私钥。
(2) 加密 (3) 解密 使用中国剩余定理可以加速RSA密码算法的实现。 二、 ElGamal算法 ElGamal算法是Deffie-Hellman单项陷门函数的一个成功应用，把函数转化为公钥加密体制，其安全性建立在有限域上的离散对数问题。 ElGamal算法的描述如下: (1) 密钥生成 随机选择一个素数p，计算p个元素的有限域的乘法群的一个随机乘法生成元g;均匀随机地在模p-1的整数集合中选取x，计算;把(p,g,y)作为公钥公开，把(p,g,x)作为私钥。 (2) 加密 均匀随机地在模p-1的整数集合中选取k，消息m 对称密钥与非对称密钥的区别 一、对称加密（Symmetric Cryptography） 对称密钥加密，又称私钥加密，即信息的发送方和接收方用同一个密钥去加密和解密 数据。它的最大优势是加/解密速度快，适合于对大数据量进行加密，对称加密的一大缺点是密钥的管理与分配，换句话说，如何把密钥发送到需要解密你的消息的人的手里是一个 问题。在发送密钥的过程中，密钥有很大的风险会被黑客们拦截。现实中通常的做法是将对称加密的密钥进行非对称加密，然后传送给需要它的人。 对称加密通常使用的是相对较小的密钥，一般小于256 bit。因为密钥越大，加密越强，但加密与解密的过程越慢。如果你只用1 bit来做这个密钥，那黑客们可以先试着用0来解密，不行的话就再用1解；但如果你的密钥有1 MB大，黑客们可能永远也无法破解，但加密和解密的过程要花费很长的时间。密钥的大小既要照顾到安全性，也要照顾到效率，是一个trade-off。 二、非对称加密（Asymmetric Cryptography） 非对称密钥加密系统，又称公钥密钥加密。非对称加密为数据的加密与解密提供了一 个非常安全的方法，它使用了一对密钥，公钥（public key）和私钥（private key）。私钥只能由一方安全保管，不能外泄，而公钥则可以发给任何请求它的人。非对称加密使用 这对密钥中的一个进行加密，而解密则需要另一个密钥。比如，你向银行请求公钥，银行将公钥发给你，你使用公钥对消息加密，那么只有私钥的持有人--银行才能对你的消息解密。与对称加密不同的是，银行不需要将私钥通过网络发送出去，因此安全性大大提高。 目前最常用的非对称加密算法是RSA算法。公钥机制灵活，但加密和解密速度却比对称密钥加密慢得多。 虽然非对称加密很安全，但是和对称加密比起来，它非常的慢，所以我们还是要用对称加密来传送消息，但对称加密所使用的密钥我们可以通过非对称加密的方式发送出去。为了解释这个过程，请看下面的例子： （1） Alice需要在银行的网站做一笔交易，她的浏览器首先生成了一个随机数作为对称密钥。 （2） Alice的浏览器向银行的网站请求公钥。 （3）银行将公钥发送给Alice。 （4） Alice的浏览器使用银行的公钥将自己的对称密钥加密。 （5） Alice的浏览器将加密后的对称密钥发送给银行。 （6）银行使用私钥解密得到Alice浏览器的对称密钥。 （7） Alice与银行可以使用对称密钥来对沟通的内容进行加密与解密了。 三、总结 （1）对称密钥加密与解密使用的是同样的密钥，所以速度快，但由于需要将密钥在 信息安全技术教程习题及答案 信息安全试题（1/共3） 一、单项选择题（每小题2分，共20分） 1．信息安全的基本属性是＿＿＿。 A. 保密性 B.完整性 C. 可用性、可控性、可靠性 D. A，B，C都是 2．假设使用一种加密算法，它的加密方法很简单：将每一个字母加5，即a加密成f。这种算法的密钥就是5，那么它属于＿＿＿。 A. 对称加密技术 B. 分组密码技术 C. 公钥加密技术 D. 单向函数密码技术 3．密码学的目的是＿＿＿。 A. 研究数据加密 B. 研究数据解密 C. 研究数据保密 D. 研究信息安全 4．A方有一对密钥（K A公开，K A秘密 ），B方有一对密钥（K B公开 ，K B秘密 ），A方向B方发送数字签名M，对信息 M加密为：M’= K B公开（K A秘密 （M））。B方收到密文的解密方案是＿＿＿。 A. K B公开（K A秘密 （M’）） B. K A公开 （K A公开 （M’）） C. K A公开（K B秘密 （M’）） D. K B秘密 （K A秘密 （M’）） 5．数字签名要预先使用单向Hash函数进行处理的原因是＿＿＿。 A. 多一道加密工序使密文更难破译 B. 提高密文的计算速度 C. 缩小签名密文的长度，加快数字签名和验证签名的运算速度 D. 保证密文能正确还原成明文 6．身份鉴别是安全服务中的重要一环，以下关于身份鉴别叙述不正确的是＿＿。 A. 身份鉴别是授权控制的基础 B. 身份鉴别一般不用提供双向的认证 C. 目前一般采用基于对称密钥加密或公开密钥加密的方法 D. 数字签名机制是实现身份鉴别的重要机制 7．防火墙用于将Internet和内部网络隔离＿＿＿。 A. 是防止Internet火灾的硬件设施 B. 是网络安全和信息安全的软件和硬件设施 C. 是保护线路不受破坏的软件和硬件设施 D. 是起抗电磁干扰作用的硬件设施 8．PKI支持的服务不包括＿＿＿。 A. 非对称密钥技术及证书管理 B. 目录服务 C. 对称密钥的产生和分发 D. 访问控制服务 9．设哈希函数H有128个可能的输出(即输出长度为128位)，如果H的k个随机输入中至少有两个产生相同输出的概率大于0.5，则k约等于＿＿。 A．2128 B．264 第三章对称密码体制 计算机科学与技术学院 对称密码体制 §1、对称密码体制简介 §2、典型的对称密码算法 §3、数据加密标准DES §4、高级数据加密标准AES §5、密码分析 §6、分组密码的工作模式 §7、流密码简介 2 3 §对称密码体制（私钥）：加密密钥和解密密钥相同，且都需要保密。 ?优点：加密算法比较简便、高效、密钥简短，对方破译极其困难，且经受住时间的检验和攻击；?缺点：密钥必须通过安全的途径传送。 ?系统的机密性主要取决于密钥的安全性。 ?加密的方式： §按字符逐位加密（流密码） §将明文消息分组（分组密码） ?常用算法：DES ?适用范围：数据加密、消息认证1、对称密钥体制简介 2、典型的对称加密算法 1、DES加密算法 §定义：DES 全称为Data Encryption Standard即数据加密算法，它是IBM公司于1975年研究成功并公开发表的，1977年，美国把DES用于国家非保密机关。 §DES是一种采用传统加密方法的分组密码。它的算法是对称的，既可用于加密又可用于解密。 §基本思想：DES对64比特二进制数据加密，产生64比特等长的密文数据。使用的密钥为64比特，实际密钥长度为56比特（有8比特用于奇偶校验）。 5 典型的对称加密算法 §2、IDEA算法 ?IDEA（International Data Encryptdri Algorithm）， 即“国际数据加密算法”。 ?IDEA采用基于“相异代数群上的混合运算”的设计思想，其算法的明、密文组位长度为64位，密钥长度为128位。 §3、FEAL-8密码 ?FEAL密码算法家族是日本NTT（日本电报电话公司 ）设计的。密钥组位长度为64比特，明、密文组位长度 为64比特。作为一种分组密码，与DES相比，其增加了 每一轮迭代的算法强度，因此可以通过减少迭代次数而 提高运算速度。 6 信息安全试题（1/共3） 一、单项选择题（每小题2分，共20分） 1．信息安全的基本属性是＿＿＿。 A. 保密性 B.完整性 C. 可用性、可控性、可靠性 D. A，B，C都是 2．假设使用一种加密算法，它的加密方法很简单：将每一个字母加5，即a加密成f。这种算法的密钥就是5，那么它属于＿＿＿。 A. 对称加密技术 B. 分组密码技术 C. 公钥加密技术 D. 单向函数密码技术 3．密码学的目的是＿＿＿。 A. 研究数据加密 B. 研究数据解密 C. 研究数据保密 D. 研究信息安全 4．A方有一对密钥（K A公开，K A秘密），B方有一对密钥（K B公开，K B秘密），A方向B方发送数字签名M，对信息M加密为：M’= K B 公开（K A秘密（M））。B方收到密文的解密方案是＿＿＿。 A. K B公开（K A秘密（M’）） B. K A公开（K A公开（M’）） C. K A公开（K B秘密（M’）） D. K B秘密（K A秘密（M’）） 5．数字签名要预先使用单向Hash函数进行处理的原因是＿＿＿。 A. 多一道加密工序使密文更难破译 B. 提高密文的计算速度 C. 缩小签名密文的长度，加快数字签名和验证签名的运算速度 D. 保证密文能正确还原成明文 6．身份鉴别是安全服务中的重要一环，以下关于身份鉴别叙述不正确的是＿＿。 A. 身份鉴别是授权控制的基础 B. 身份鉴别一般不用提供双向的认证 C. 目前一般采用基于对称密钥加密或公开密钥加密的方法 D. 数字签名机制是实现身份鉴别的重要机制 7．防火墙用于将Internet和内部网络隔离＿＿＿。 A. 是防止Internet火灾的硬件设施 B. 是网络安全和信息安全的软件和硬件设施 C. 是保护线路不受破坏的软件和硬件设施 D. 是起抗电磁干扰作用的硬件设施 8．PKI支持的服务不包括＿＿＿。 A. 非对称密钥技术及证书管理 B. 目录服务 C. 对称密钥的产生和分发 D. 访问控制服务 9．设哈希函数H有128个可能的输出(即输出长度为128位)，如果H的k个随机输入中至少有两个产生相同输出的概率大于0.5，则k约等于＿＿。 A．2128 B．264 C．232 D．2256 非对称密码体制的认证和对称密码体制的加密 仵惠婷 22620139407 摘要：本文主要介绍在安全网络通信过程中：用非对称密码体制即公钥密码来进行通信双方的身份认证，以确保发送方是真的发送方，接收方是真的接收方；用对称密码体制对通信双方交互的通信数据进行加密的安全网络通信方案。非对称密码体制方案较对称密码体制方案处理速度慢，因此，通常把非对称密钥与对称密钥技术结合起来实现最佳性能。即用非对称密钥技术在通信双方之间传送会话密钥，而用会话密钥来对实际传输的数据加密解密。另外，非对称加密也用来对对称密钥进行加密。 关键词：非对称密码体制；认证；对称密码体制；加密； 1.引言 在要求安全的网络环境下通信双方首先要确认对方的身份是否属实，以防止伪造身份的恶意程序向正常服务发起服务请求，以防止恶意程序截获交付给正常客户程序的正常服务。然后要在整个通信过程中对通信双方交互的通信数据进行加密，以防止即使数据被泄露或者截获也不易被恶意程序篡改或伪造等。在现有密码技术条件下，应用非对称密码体制对通信双方进行身份认证，应用对称密码体制对通信数据进行加密的方案可谓设计精妙。 2.非对称密码体制的认证 非对称密码体制可以对信息发送与接收人的真实身份的验证、对所发出/接收信息在事后的不可抵赖以及保障数据的完整性是现代密码学主题的另一方面。 首先要介绍的是证书和CA。其中证书是将公钥和公钥主人名字放在一起被CA权威机构的私钥签名，所以大家都认可这个证书，而且知道了公钥的主人。而CA就是这个权威机构，也拥有一个证书，也有私钥，所以它有签字的能力。网上的公众用户通过验证CA的签字从而信任CA，任何人都应该可以得到CA的证书，用以验证它所签发的证书。如果一个用户想鉴别另一 RSA非对称密码算法 1、RSA非对称密码算法简介 非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥（privatekey）。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是：甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公用密钥向其它方公开；得到该公用密钥的乙方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给甲方；甲方再用自己保存的另一把专用密钥对加密后的信息进行解密。另一方面，甲方可以使用乙方的公钥对机密信息进行签名后再发送给乙方；乙方再用自己的私匙对数据进行验签。甲方只能用其专用密钥解密由其公用密钥加密后的任何信息。非对称加密算法的保密性比较好，它消除了最终用户交换密钥的需要。 非对称密码体制的特点：算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥但是由于其算法复杂，而使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快。对称密码体制中只有一种密钥，并且是非公开的，如果要解密就得让对方知道密钥。所以保证其安全性就是保证密钥的安全，而非对称密钥体制有两种密钥，其中一个是公开的，这样就可以不需要像对称密码那样传输对方的密钥了。这样安全性就大了很多。 2、工作原理 1.A要向B发送信息，A和B都要产生一对用于加密和解密的公钥和私钥。 2.A的私钥保密，A的公钥告诉B；B的私钥保密，B的公钥告诉A。 3.A要给B发送信息时，A用B的公钥加密信息，因为A知道B的公钥。 4.A将这个消息发给B（已经用B的公钥加密消息）。 5.B收到这个消息后，B用自己的私钥解密A的消息。其他所有收到这个报文的人都无法解密，因为只有B才有B的私钥。 3、主要功能 非对称加密体系不要求通信双方事先传递密钥或有任何约定就能完成保密通信，并且密钥管理方便，可实现防止假冒和抵赖，因此，更适合网络通信中的保密通信要求。 浅析非对称加密的应用领域 非对称加密 非对称加密能够提供一对密钥，公钥和私钥，使用公钥加密的内容无法使用公钥进行解密，必须使用其对应的私钥才能解密，反之亦然，正好符合我们的要求： 我们可以自己保留私钥，把公钥提供给Web程序，这样注册文件只能由私钥生成而无法使用公钥进行生成，用户即使掌握了公钥也无法生成注册文件。 简单介绍一下我们使用的非对称加密方法：RSA，该方法基于一个数学难题：大数的因子分解，该加密方法已经集成在.net的类库中。 在C#中我们可以使用RSACryptoServiceProvider类进行产生密钥对，明文加密和密文解密的动作。 在使用RSACryptoServiceProvider类的时候我们会发现，类库要求我们进行加密的明文必须为128个字节，多于这个数量会引发异常，所以很多朋友在网上提出解决方案，比如把明文切断，分别加密啦等等，其实我觉得这是一个误区，要解释这个误区，我们得先从非对称加密的常用领域说起。 非对称加密的常用领域 使用非对称加密时我们一般会将私钥保留，将公钥分发给用户，当然，具体的分发动作是通过证书还是怎么样不在我们这次的讨论范围内。 第一种场景：用户使用公钥进行加密，则只能由我们自己的私钥进行解密，就可以保证我们传递的信息是加密过的只有私钥的持有人能够对密文进行解密，其他人（包括公钥的持有人）也是无法解密密文的，但是这同样带来一个问题，由于非对称加密实现算法较为复杂，加密过程比较耗时，因此，我们一般将对称加密和非对称加密结合使用。即：使用对称加密算法对明文进行加密，使用非对称加密算法对对称加密的密钥进行加密，其实说到底，就是使用非对称加密算法进行对称加密密钥的发布，这也是“一次一密”的一种实现方法。 第二种场景是我们使用私钥进行加密，公钥的持有人都可以使用公钥进行解密，这样，公钥持有人就可以确认该内容是由私钥的持有人发布出来的，同样，由于非对称加密和解密比较耗时的原因，我们可以对该实现方式进行改良，最常见的改良方式为：我们可以对明文进行散列操作，最终将明文散列为较短的一个散列码，然后我们使用私钥对该散列码进行加密，在公钥的持有人收到消息后，可以重复上面的操作，比对自己的散列码和解析出的散列码是否相同，如果相同，则可以证明该消息是由公钥的持有人发布的，这就是我们常说的电子签名，当然我们也可以将上面提到的对称密钥的发布过程也包含在电子签名的过程中，以此来保证消息的内容只有公钥的持有人能够查看。 通过上面两种应用场景我们可以发现，非对称加密算法只要能够满足128个字节的加密就能满足所有的应用需求。 AES加密算法原理（图文） 随着对称密码的发展,DES数据加密标准算法由于密钥长度较小(56位),已经不适应当今分布式开放网络对数据加密安全性的要求，因此1997年NIST公开征集新的数据加密标准,即AES[1]。经过三轮的筛选,比利时Joan Daeman和Vincent Rijmen提交的Rijndael算法被提议为AES的最终算法。此算法将成为美国新的数据加密标准而被广泛应用在各个领域中。尽管人们对AES还有不同的看法,但总体来说,AES作为新一代的数据加密标准汇聚了强安全性、高性能、高效率、易用和灵活等优点。AES设计有三个密钥长度:128,192,256位，相对而言，AES的128密钥比DES的56密钥强1021倍[2]。AES算法主要包括三个方面：轮变化、圈数和密钥扩展。 AES 是一个新的可以用于保护电子数据的加密算法。明确地说，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（permutations ）和替换(substitutions）输入数据。Figure 1 显示了AES 用192位密钥对一个16位字节数据块进行加密和解密的情形。 Figure 1 部分数据 AES算法概述 AES 算法是基于置换和代替的。置换是数据的重新排列，而代替是用一个单元数据替换另一个。AES 使用了几种不同的技术来实现置换和替换。为了阐明这些技术，让我们用Figure 1 所示的数据讨论一个具体的AES 加密例子。下面是你要加密的128位值以及它们对应的索引数组： 00 11 22 33 44 55 66 77 88 99 aa bb cc dd ee ff0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 192位密钥的值是: 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0a 0b 0c 0d 0e 0f 10 11 12 13 14 15 16 170 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 非对称加密算法有什么特点 什么非对称加密算法非对称加密算法是一种密钥的保密方法。 非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥（privatekey）。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是：甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公用密钥向其它方公开；得到该公用密钥的乙方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给甲方；甲方再用自己保存的另一把专用密钥对加密后的信息进行解密。 另一方面，甲方可以使用乙方的公钥对机密信息进行签名后再发送给乙方；乙方再用自己的私匙对数据进行验签。 甲方只能用其专用密钥解密由其公用密钥加密后的任何信息。非对称加密算法的保密性比较好，它消除了最终用户交换密钥的需要。 非对称密码体制的特点：算法强度复杂、安全性依赖于算法与密钥但是由于其算法复杂，而使得加密解密速度没有对称加密解密的速度快。对称密码体制中只有一种密钥，并且是非公开的，如果要解密就得让对方知道密钥。所以保证其安全性就是保证密钥的安全，而非对称密钥体制有两种密钥，其中一个是公开的，这样就可以不需要像对称密码那样传输对方的密钥了。这样安全性就大了很多。 工作原理1.A要向B发送信息，A和B都要产生一对用于加密和解密的公钥和私钥。 2.A的私钥保密，A的公钥告诉B；B的私钥保密，B的公钥告诉A。 3.A要给B发送信息时，A用B的公钥加密信息，因为A知道B的公钥。 4.A将这个消息发给B（已经用B的公钥加密消息）。 5.B收到这个消息后，B用自己的私钥解密A的消息。其他所有收到这个报文的人都无法解密，因为只有B才有B的私钥。 十分钟读懂加密技术（一）----对称加密技术 加密技术包括加密和解密两个运算过程。加密是指将特定可读的信息或数据（明文）转化为不可读的内容（密文）的过程，这个过程一般需要算法和密钥两个元素，具体过程对于不同的加密技术来说有所不同。解密是加密过程的逆运算，是将不可读的密文恢复为明文的过程，这个过程也需要密钥的参与。加密技术依据加密过程和解密过程使用的密钥是否一致可以分为两类：对称加密和非对称加密，也称私钥加密和公钥加密。本文主要介绍对称加密技术。 一、对称加密技术的原理 对称加密（私钥加密），顾名思义，即加密和解密两个过程使用的密钥相同。双方（或多方）使用相同的密钥来对需要传递的信息或数据进行加密或解密以构建一个信息通道从而达到交流传输的目的。 如下图所示，如果Alice想要通过互联网发送信息给Bob，但是又怀疑互联网不是一个安全的信息通道，很可能存在第三方恶意机构会拦截她发送的信息。利用对称加密技术，Alice可以用她事先和Bob商量好的密钥先对要发送的消息进行加密，把消息转化为不可读的密文，再将密文通过互联网发送给Bob。这样即使被第三方拦截，得到的也只是密文，难以解读Alice原本要发送的消息。在Bob接收到密文后，再使用与Alice一致的密钥对密文进行解密，将密文恢复到明文。而当Bob想发送消息给Alice时，他的做法也是一样。在这个消息传递中，只要恶意机构无法得到Alice和Bob使用的密钥，那么便无法轻松地对密文进行解密，这种加密技术就是安全的。 图1 对称加密技术 二、早期的对称加密技术 早期的加密技术都是对称加密技术，最早1可以追溯到古希腊时期斯巴达城使用的斯巴达密码棒（Scytale ）2。到了古罗马时期，出现了非常著名的凯撒密码（CaesarCipher ）。 斯巴达密码棒是古希腊时期斯巴达城邦主要运用的一种加密工具。其原理是利用木棍对信息字母进行简单地位移，只有将写有信息的长条皮革缠绕在特定直径的木棍上时，才能阅读出信件的真实信息，否则只是一堆无意义的字母组合。 凯撒密码与斯巴达密码棒的原理基本相同，也是对原信息进行简单的数位偏移，将明文转化为密文的加密方式。比如偏移数位是3，那么字母A 就被替换为字母D ，以此类推。这种加密方式据说最早是用于凯撒和将军之间的交流。 1有关于密码学的历史发展，参见Kahn D 在1996年出版的“The Codebreakers ”。该书全面介绍了从4000年前到20世纪有关密码学的重大发展事件。 2 Kelly T. The myth of the skytale[J]. Cryptologia, 1998, 22(3):244-260. 加密 解密 Key Alice Bob 737909666C0288596DBF116 A10DDF14ACE3078D70F7134 E325EFBC497272F6BA 对称密钥密码系统 2000多年以前，罗马国王Julius Caesar使用过现今被称为“凯撒密码”的加密算法。此加密算法其实是“移位密码”算法的一个特例。由于移位密码安全性不高，使用穷举爆力技术很容易将其破解，于是人们发明了“代换密码”。而移位密码其实是代换密码的一个子集。虽然代换密码安全性有所提高，使用穷举爆力技术较难破解，然而使用统计密码分析技术却可以很容易地破解代换密码。 到了几百年前，有人发明了“置换密码”有时也叫“换位密码”，之后现代密码技术开始出现。很多人把Claude Shannon誉为现代密码学之父，他提出了“扩散”和“混淆”来构造密码体制的基本要素。这种加密技术可以有效的挫败使用统计分析技术来破解密码。 1973年，Horst Feistel公开了他的“Feistel密码”，这是第一个体现密码之父Shannon思想的密码系统。目前，几乎所有的对称密码系统都使用了Feistel密码的设计特征。 1973年，（美）国家标准局（NBS），即现在的（美）国家标准技术研究所（NIST）公布了征求国家密码标准的提案，人们建议了许多的密码系统。 1977年7月，NBS经过对众多的密码系统进行评估后，采纳了IBM在20世纪60年代（1960s）研制出来的一个密码系统作为数据加密标准（DES），此系统是由Horst Feistel领导的一个研究组研制出来的。这个密码系统基于一个称为LUCIFER[Fic73]的密码系统。LUCIFER密码系统本质上是Feistel密码的一个推广。 1983年、1988年和1993年，DES再度被认定为（美）国家标准。 1997年，RSA实验室发布了一个以10000美元作为酬金的挑战：寻找一个前面带有一个已知明文块的密文的DES密钥。由Roche Verse牵头的一个工程小组动用了70000多台通过因特网连接起来的计算机系统，使用穷举爆力攻击程序大约花费96天的时间找到了正确的DES密钥。意识到DES已经快完成它的历史使命，NIST于1997年1月宣布了一项选择一个用作高级加密标准（AES）的候选算法的计划：这个新的标准的将取代DES。 云南大学数学与统计学实验教学中心实验报告 一、实验目的： 通过实验掌握AES加密实验的构造算法，以及其重要思想。 二、实验内容： 查阅资料，实现AES密码体制的编码算法、译码算法、子密钥生成算法 三、实验环境 Win7、Eclipse 四、实验过程（请学生认真填写）： 实验过程、结果以及相应的解释： 1. 预备知识 密码学中的高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），是一种对称加密的方法。 本实验使用Java平台来编写的，虽然在java中已经很好的实现了AES等安全机制，但是为了了解如何实现，还是写了一个AES加密的java程序。 2. 实验过程 A、原理分析： 大多数AES计算是在一个特别的有限域完成的。 AES加密过程是在一个4×4的字节矩阵上运作，这个矩阵又称为“体（state）”，其初值就 是一个明文区块（矩阵中一个元素大小就是明文区块中的一个Byte）。（Rijndael加密法因支 持更大的区块，其矩阵行数可视情况增加）加密时，各轮AES加密循环（除最后一轮外）均 包含4个步骤： AddRoundKey —矩阵中的每一个字节都与该次回合金钥（round key）做XOR运算；每个子 密钥由密钥生成方案产生。 SubBytes —通过一个非线性的替换函数，用查找表的方式把每个字节替换成对应的字节。 ShiftRows —将矩阵中的每个横列进行循环式移位。 MixColumns —为了充分混合矩阵中各个直行的操作。这个步骤使用线性转换来混合每列的 四个字节。 最后一个加密循环中省略MixColumns步骤，而以另一个AddRoundKey取代。 B、具体代码如下： //如6.2，若是将每一行看做是一个对象的话 //具体实现的整体结构思想如此下图 1引言 计算机的发展给人类带来了前所未有的便利,以计算机信息技术为手段的企业信息化建设,已成为企业必不可少的部分。计算机CAD技术高速度、高精度和高效等的优点,已经逐步取代手工设计,广泛应用于产品设计工作中。CAD图纸,在任何时候,都是一个企业的命脉。在使用SolidWorks等软件绘制图纸的过程中,作为企业是否经常会考虑:我们厂刚刚设计出来的新产品,怎么市场上别的牌子的产品也已经上市啦?技术人员的流动,是否会同时有图纸的流动?我们花了几十万买的图纸,怎么隔壁的那个厂子图纸和我们的一样呢?我们的光驱、软驱、U盘接口都封掉了,可是图纸怎么还是传出去啦?解决这些问题的一种有效方法就是使用现代密码技术,加密技术是保障信息安全的最基本的、最核心的技术措施。对CAD图纸进行加密应该是一种比较合适的安全保密措施 2密码技术 2.1基本概念 密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学。密码在早期仅对文字或数码进行加、脱密变换,随着通信技术的发展,对语音、图像、数据等都可实施加、脱密变换。随着先进科学技术的应用,密码学已成为一门综合性的尖端技术科学。它与语言学、数学、电子学、声学、信息论、计算机科学等有着广泛而密切的联系。密码就是一组含有参数K的变换E。设已知信息M,通过变换E得到密文C。即C=EK(M)这个过程称之为加密,参数K称为密钥。 2.1.1传统密码学 自从有了人类社会就有了信息交流,特别是出现了战争,为了信息交流的安全,就出现了密码技术。从古代到16世纪末由于这个时期生产力低下,产生的许多密码体制都是可用纸笔或者简单的器械实现加密/解密的,这个时期的密码体制主要有两大类:一类是换位密码体制,另一类是代替密码体制。从二十世纪初到20世纪50年代末,为了适应密码通信的需要,密码设计者设计出了一些采用复杂的机械和电动机械设备实现信息加密/解密操作,他们代替了繁重的手工作业方式,在战争中发挥了重要的作用。转轮密码机是这一时期的杰出代表。 2.1.2现代密码学 对称密钥密码体制又称为单密钥密码体制或秘密密钥密码体制。这种密码体制的加密密钥和解密密钥相同,或者虽然不相同,但可由其中的任意一个可以和容易地推导出另一个。传统的密码学都是属于对称密钥密码体制。现在,在传统密码学地基础上对称密码体制也有了新地发展,像序列密码,分组密码,还有对称密钥密码体制的典型代表:数据加密标准DES和高级数据加密标准AES。非对称密钥密码体制又称为双密钥密码体制或公开密钥密码体制。这种密码体制的加密/解密操作分别使用两个不同地密钥,并且不可能由加密密钥推导出解密密钥。采用非对称密钥密码体制的每个用户都有一对相互关联而又彼此不同地密钥,使用其中的一个密钥加密的数据,不能使用该密钥自身进行解密,而只能使用对应的另一个密钥进行解密。在这一对密钥中,其中一个密钥称为公钥,它可以公开并通过公开的信道发给任何一位想与自己通信的另 大连民族学院计算机学院 《网络安全》实验报告 学院：计算机科学与工程 题目：用非对称密码RSA算法加密文件 专业：网络工程 姓名：熊秋蕾 学号：2009083124 指导老师：姜楠 1、实验类型：设计型 2、实验目的 通过实际编程了解非对称密码算法RSA的加密和解密过程，加深对非对称密码算法的认识。 3、实验内容 （1）RSA算法分析。 （2）RSA算法编程。 4、实验原理 RSA密码体制描述： 1.密钥的生成 选择p,q，p,q为两个大的互异素数，计算n=p*q, ?(n)=(p-1)(q-1), 选择整数e使gcd(?(n),e)=1,（1 （3）实验结束后进行角色互换，再重复（1）中的实验，直到每个人都轮流当过三种角色。 7、实验步骤及注意事项 （1）利用奇数生成器，生成密钥对和私钥、公钥 java提供了密钥的生成器函数KeyPairGenerator；公钥保存在Skey_public.dat文件中，私钥保存在Skey_privat.dat package newpackge1; import java.io.*; import java.security.*; public class Skey_RSA{ public static void main(String args[]) throws Exception{ //创建密钥对生成器，指定加密和解密算法为RSA KeyPairGenerator kpg=KeyPairGenerator.getInstance("RSA"); //指定密钥的长度，初始化密钥对生成器 kpg.initialize(1024); //生成密钥对 KeyPair kp=kpg.genKeyPair(); //获取公钥 PublicKey pbkey=kp.getPublic(); //获取私钥 PrivateKey prkey=kp.getPrivate(); //保存公钥到文件 FileOutputStream f1=new FileOutputStream("Skey_public.dat"); ObjectOutputStream b1=new ObjectOutputStream(f1); b1.writeObject(pbkey); //保存私钥到文件 FileOutputStream f2=new FileOutputStream("Skey_privat.dat"); ObjectOutputStream b2=new ObjectOutputStream(f2); b2.writeObject(prkey); }} （2）加密过程，提取公钥，对字符串进行加密，将密文以字符串形式保存在文件中package newpackge1; import java.security.interfaces.*; import java.math.*; 非对称加密、公钥、密钥、证书、签名的区别和联系以及(2009-12-02 13:27:46) 转载▼ 分类：安全性 标签： 杂谈 【1】非对称加密算法： 非对称加密算法又称为公钥加密算法，按照密码学的Kerckhoff原则：“所有算法都是公开的，只有密钥是保密的”。即安全系统的设计者不能指望使用某种秘密的无人知道的算法来保密，而应当使用一种公开的被验证过的算法——只要密钥是安全的，已知算法的攻击者实际上无法破解秘文的算法才是好的算法。 RSA算法是目前最流行的公钥密码算法，它使用长度可以变化的密钥。RSA是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。RSA算法的原理如下： 1.随机选择两个大质数p和q，p不等于q，计算N=pq； 2.选择一个大于1小于N的自然数e，e必须与(p-1)×(q-1)互素。 3.用公式计算出d：d×e = 1 (mod (p-1)×(q-1)) 。 4.销毁p和q。 最终得到的N和e就是“公钥”，d就是“私钥”，发送方使用N去加密数据，接收方只有使用d才能解开数据内容。 RSA的安全性依赖于大数分解，小于1024位的N已经被证明是不安全的，而且由于RSA 算法进行的都是大数计算，使得RSA最快的情况也比DES慢上好几倍，这也是RSA最大的缺陷，因此它通常只能用于加密少量数据或者加密密钥。需要注意的是，RSA算法的安全性只是一种计算安全性，绝不是无条件的安全性，这是由它的理论基础决定的。因此，在实现RSA算法的过程中，每一步都应尽量从安全性方面考虑。 非对称加密算法实现机密信息交换的基本过程是：甲方生成一对密钥并将其中的一把作为公用密钥向其它方公开；得到该公用密钥的乙方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给甲方；甲方再用自己保存的另一把专用密钥对加密后的信息进行解密。甲方只能用其专用密钥解密由其公用密钥加密后的任何信息。非对称加密算法的保密性比较好，它消除了最终用户交换密钥的需要。 【2】公钥和私钥： 对称加密算法需要两个密钥：公开密钥（publickey）和私有密钥（privatekey）。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。 公钥加密：公钥加密使用一个必须对未经授权的用户保密的私钥和一个可以对任何人公开的公钥。公钥和私钥都在数学上相关联；用公钥加密的数据只能用私钥解密，而用私钥签名的数据只能用公钥验证.NET 通过抽象基类(System.Security.Crytography.AsymmetricAlgorithm) 提供下列非对称（公钥/私钥）加密算法： ?D SACryptoServiceProvider ?R SACryptoServiceProvider对称密钥与非对称密钥的区别
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