密码学中的对称加密算法与非对称加密算法比较

计算机⽹络安全——⾮对称加密算法RSA和数字签名（⼆）

⼀、⾮对称加密算法基本概念 在对称密钥系统中，两个参与者要共享同⼀个秘密密钥。但怎样才能做到这⼀点呢？⼀种是事先约定，另⼀种是⽤信使来传送。在⾼度⾃动化的⼤型计算机⽹络

中，⽤信使来传送密钥显然是不合适的。如果事先约定密钥，就会给密钥的管理和更换都带来了极⼤的不便。当然我们可以使⽤复杂的密钥分发中⼼

（KeyDistributionCenter，KDC）来解决该问题，但采⽤公钥密码体制可以⽐较容易地解决这个问题。公钥密码体制的概念是由Stanford⼤学的研究⼈员Diffie与Hellman于1976年提出的。公钥密码体制使⽤不同的加密密钥与解密密钥。

由于加密密钥不能⽤来解密，并且从加密密钥不能推导出解密密钥，因此加密密钥可以公开。例如，参与者A可以在报纸上公布⾃⼰的加 密密钥（即公钥），⽽

解密密钥（即私钥）⾃⼰秘密保存。任何参与都可以获得该公钥，并⽤来加密发送给参与者A的信息，⽽该信息只 能由A解密。可见采⽤公钥密码体制更易解决

密钥分发的问题。 公钥密码体制有许多很好的特性，使得它不仅可以⽤于加密，还可以很⽅便地⽤于鉴别和数字签名。但不幸的是，⽬前的公钥密码算法⽐对称密码算法要慢好⼏

个数量级。因此，对称密码被⽤于绝⼤部分加密，⽽公钥密码则通常⽤于会话密钥的建⽴。例如，参与者A要发送 ⼤量秘密信息给B。A⾸先选择⼀个⽤于加密数

据本⾝（如采⽤DES算法）的密钥，由于该密钥仅⽤于该次会话，被称为会话密钥。因为对称密钥由双⽅共享，A必须将该会话密钥通过秘密渠道告知B。为

此，A⽤B的RSA公钥加密该会话密钥后发送给B。B收到加密的会话密 钥后⽤⾃⼰的私钥解密后得到会话密钥。此后，A和B之间就可以⽤该会话密钥加密通信的数据。具体流程如下图：

⼆、数字签名的基本概念 在⽇常⽣活中，可以根据亲笔签名或印章来证明书信或⽂件的真实来源。但在计算机⽹络中传送的⽂电⼜如何盖章呢？这就是数字签名（digitalsignature）所要

1 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。

密码学应用-非对称加密算法RSA的应用

实验虚拟主机用户密码如下：

H-basiclinux--1主机：

用户：root 密码：123456

第一步，打开拓扑、启动basiclinux主机，用root登录主机

第二步，使用openssl命令 生成密钥

1）执行 #openssl genrsa -out test.key 1024

注：这里-out指定生成文件的。需要注意的是这个文件包含了公钥和密钥两部分，也就是说这个文件即可用来加密也可以用来解密。后面的1024是生成密钥的长度。

2）查看公私钥文件

3）提取公钥

执行 #openssl rsa -in test.key -pubout -out test_pub.key

注：-in指定输入文件，-out指定提取生成公钥的文件名。至此，我们手上就有了一个公钥，一个私钥（包含公钥）。现在可以将用公钥来加密文件了。

4）查看公钥文件

第三步、创建要被加密文件、对文件进行加密解密。

1） 创建 hello文件，查看用 cat 命令

2）然后利用此前生成的公钥加密文件

执行 #openssl rsautl -encrypt -in hello -inkey test_pub.key -pubin -out hello.en

注：-in指定要加密的文件，-inkey指定密钥，-pubin表明是用纯公钥文件加密，-out为加密后的文件。

3）查看加密结果

4）解密文件

执行

#openssl rsautl -decrypt -in hello.en -inkey test.key -out hello.de

注：-in指定被加密的文件，-inkey指定私钥文件，-out为解密后的文件。

4）查看解密文件

第四步、公私钥文件格式了解

私钥经过PEM编码后在文件头尾都添加了标签，用以说明当前的文件格式。从 test.key可以看出私钥是不加密的，因为没有“ENCRYPTED”。中间的私钥内容是经过BASE64编码的，这样方便私钥的传递，例如在网络上传输，数据复制粘贴。

F福建电脑

UJIANCOMPUTER

福建电脑2018年第9期1软件保护技术和方案

软件保护技术是软件开发商利用各种有效技术手段来维

护软件版权袁增加软件被盗版的难度袁或者延长软件被破解的

时间袁尽可能防止软件被非法使用的技术手段遥软件保护技术

主要有防复制尧防非授权安装使用尧防恶意分析攻击尧程序访问

控制等袁但针对性的破解技术也在快速发展遥为了应对破解技

术的发展趋势袁一些专业软件公司将多种软件保护技术进行有

效组合袁形成软件保护方案遥当方案中的一种软件保护技术被

破解或失效时袁可低成本地进行替换遥

目前软件保护方案主要有基于审计尧基于硬件和基于软件

三种方式[1]袁常见的是后面两种遥基于硬件的方式是指需要与一

个专用的硬件设备绑定袁目前主要的方式是加密锁袁俗称加密

狗曰基于软件的方式是指不需要专用硬件设备袁一般采用与终

端设备软硬件信息绑定的数字许可证袁也称电子授权形式遥

在国外袁电子授权和加密锁的市场占有率基本上差不多曰

在国内袁因为使用习惯和历史原因袁加密锁还占有一定的市场

份额遥但是袁加密锁是网络不发达时代的产物袁随着国内网络基

础设施不断完善袁正在逐渐走向衰落遥

在互联网不发达的时代袁电子授权保护方式主要是注册

码袁注册码算法容易被破解做成注册机袁导致盗版泛滥遥随着互

联网不断发展袁电子授权融入了互联网技术尧云计算技术和SaaS理念袁使用和管理更加方便袁且能实现软件电子化发行遥但

有些用户的工作环境并不是每时每刻都能处于联网状态袁导致

一些需要时时联网的电子授权方案无法使用遥2基于非对称加密算法的软件授权方案

针对以上软件保护方案问题袁以及采用电子授权方式的解

决思路袁本文提出了一个基于非对称加密算法的解决方案遥主

要思路是基于非对称加密算法的特性袁结合本地电脑的硬件信

息尧软件信息和随机因子等袁构建一个安全尧简单的软件授权方

案遥方案仅在注册激活时需要联网袁可离线启动和使用软件袁且

保证其高安全性遥2.1用户激活授权码流程

用户激活授权码获得软件使用权的过程简单袁和传统注册