① 對稱加密和非對稱加密的 優缺點
密碼學中兩種常見的密碼演算法為對稱密碼演算法(單鑰密碼演算法)和非對稱密碼演算法(公鑰密碼演算法)。
對稱密碼演算法有時又叫傳統密碼演算法,就是加密密鑰能夠從解密密鑰中推算出來,反過來也成立。在大多數對稱演算法中,加密解密密鑰是相同的。這些演算法也叫秘密密鑰演算法或單密鑰演算法,它要求發送者和接收者在安全通信之前,商定一個密鑰。對稱演算法的安全性依賴於密鑰,泄漏密鑰就意味著任何人都能對消息進行加密解密。只要通信需要保密,密鑰就必須保密。對稱演算法的加密和解密表示為:
Ek(M)=C
Dk(C)=M
對稱演算法可分為兩類。一次只對明文中的單個位(有時對位元組)運算的演算法稱為序列演算法或序列密碼。另一類演算法是對明文的一組位進行運算,這些位組稱為分組,相應的演算法稱為分組演算法或分組密碼。現代計算機密碼演算法的典型分組長度為64位――這個長度大到足以防止分析破譯,但又小到足以方便作用。
這種演算法具有如下的特性:
Dk(Ek(M))=M
常用的採用對稱密碼術的加密方案有5個組成部分(如圖所示)
l)明文:原始信息。
2)加密演算法:以密鑰為參數,對明文進行多種置換和轉換的規則和步驟,變換結果為密文。
3)密鑰:加密與解密演算法的參數,直接影響對明文進行變換的結果。
4)密文:對明文進行變換的結果。
5)解密演算法:加密演算法的逆變換,以密文為輸入、密鑰為參數,變換結果為明文。
對稱密碼術的優點在於效率高(加/解密速度能達到數十兆/秒或更多),演算法簡單,系統開銷小,適合加密大量數據。
盡管對稱密碼術有一些很好的特性,但它也存在著明顯的缺陷,包括:
l)進行安全通信前需要以安全方式進行密鑰交換。這一步驟,在某種情況下是可行的,但在某些情況下會非常困難,甚至無法實現。
2)規模復雜。舉例來說,A與B兩人之間的密鑰必須不同於A和C兩人之間的密鑰,否則給B的消息的安全性就會受到威脅。在有1000個用戶的團體中,A需要保持至少999個密鑰(更確切的說是1000個,如果她需要留一個密鑰給他自己加密數據)。對於該團體中的其它用戶,此種倩況同樣存在。這樣,這個團體一共需要將近50萬個不同的密鑰!推而廣之,n個用戶的團體需要N2/2個不同的密鑰。
通過應用基於對稱密碼的中心服務結構,上述問題有所緩解。在這個體系中,團體中的任何一個用戶與中心伺服器(通常稱作密鑰分配中心)共享一個密鑰。因而,需要存儲的密鑰數量基本上和團體的人數差不多,而且中心伺服器也可以為以前互相不認識的用戶充當「介紹人」。但是,這個與安全密切相關的中心伺服器必須隨時都是在線的,因為只要伺服器一掉線,用戶間的通信將不可能進行。這就意味著中心伺服器是整個通信成敗的關鍵和受攻擊的焦點,也意味著它還是一個龐大組織通信服務的「瓶頸」
非對稱密鑰演算法是指一個加密演算法的加密密鑰和解密密鑰是不一樣的,或者說不能由其中一個密鑰推導出另一個密鑰。1、加解密時採用的密鑰的差異:從上述對對稱密鑰演算法和非對稱密鑰演算法的描述中可看出,對稱密鑰加解密使用的同一個密鑰,或者能從加密密鑰很容易推出解密密鑰;②對稱密鑰演算法具有加密處理簡單,加解密速度快,密鑰較短,發展歷史悠久等特點,非對稱密鑰演算法具有加解密速度慢的特點,密鑰尺寸大,發展歷史較短等特點。
② 什麼是對稱密碼和非對密碼,分析這兩種密碼體系的特點和應用領域
一、對稱密碼
1、定義:採用單鑰密碼系統的加密方法,同一個密鑰可以同時用作信息的加密和解密,這種加密方法稱為對稱加密,也稱為單密鑰加密。
2、特點:演算法公開、計算量小、加密速度快、加密效率高。
3、應用領域:由於其速度快,對稱性加密通常在消息發送方需要加密大量數據時使用。
二、非對密碼
1、定義:非對稱密碼指的是非對稱密碼體制中使用的密碼。
2、特點:
(1)是加密密鑰和解密密鑰不同 ,並且難以互推 。
(2)是有一個密鑰是公開的 ,即公鑰 ,而另一個密鑰是保密的 ,即私鑰。
3、應用領域:很好的解決了密鑰的分發和管理的問題 ,並且它還能夠實現數字簽名。
(2)傳統加密的特點擴展閱讀
對稱加密演算法特徵
1、加密方和解密方使用同一個密鑰;
2、加密解密的速度比較快,適合數據比較長時的使用;
3、密鑰傳輸的過程不安全,且容易被破解,密鑰管理也比較麻煩
③ 傳統密碼和非對稱密碼各自的優勢
密碼演算法可以看作是一個復雜的函數變換,C = F M, Key ),C代表密文,即加密後得到的字元序列,M代表明文即待加密的字元序列,Key表示密鑰,是秘密選定的一個字元序列。密碼學的一個原則是「一切秘密寓於密鑰之中」,演算法可以公開。當加密完成後,可以將密文通過不安全渠道送給收信人,只有擁有解密密鑰的收信人可以對密文進行解密即反變換得到明文,密鑰的傳遞必須通過安全渠道。目前流行的密碼演算法主要有DES,RSA,IDEA,DSA等,還有新近的Liu氏演算法,是由華人劉尊全發明的。密碼演算法可分為傳統密碼演算法和現代密碼演算法,傳統密碼演算法的特點是加密和解密必須是同一密鑰,如DES和IDEA等;現代密碼演算法將加密密鑰與解密密鑰區分開來,且由加密密鑰事實上求不出解密密鑰。這樣一個實體只需公開其加密密鑰(稱公鑰,解密密鑰稱私鑰)即可,實體之間就可以進行秘密通信,而不象傳統密碼演算法似的在通信之前先得秘密傳遞密鑰,其中妙處一想便知。因此傳統密碼演算法又稱對稱密碼演算法(Symmetric Cryptographic Algorithms ),現代密碼演算法稱非對稱密碼演算法或公鑰密碼演算法( Public-Key Cryptographic Algorithms ),是由Diffie 和Hellman首先在1976年的美國國家計算機會議上提出這一概念的。按照加密時對明文的處理方式,密碼演算法又可分為分組密碼演算法和序列密碼演算法。分組密碼演算法是把密文分成等長的組分別加密,序列密碼演算法是一個比特一個比特地處理,用已知的密鑰隨機序列與明文按位異或。當然當分組長度為1時,二者混為一談。
④ 對稱加密和非對稱加密的區別是什麼各有什麼優勢
對稱加密演算法是應用較早的加密演算法,技術成熟。在對稱加密演算法中,數據發信方將明文(原始數據)和加密密鑰一起經過特殊加密演算法處理後,使其變成復雜的加密密文發送出去。收信方收到密文後,若想解讀原文,則需要使用加密用過的密鑰及相同演算法的逆演算法對密文進行解密,才能使其恢復成可讀明文。在對稱加密演算法中,使用的密鑰只有一個,發收信雙方都使用這個密鑰對數據進行加密和解密,這就要求解密方事先必須知道加密密鑰。對稱加密演算法的特點是演算法公開、計算量小、加密速度快、加密效率高。不足之處是,交易雙方都使用同樣鑰匙,安全性得不到保證。此外,每對用戶每次使用對稱加密演算法時,都需要使用其他人不知道的惟一鑰匙,這會使得發收信雙方所擁有的鑰匙數量成幾何級數增長,密鑰管理成為用戶的負擔。對稱加密演算法在分布式網路系統上使用較為困難,主要是因為密鑰管理困難,使用成本較高。在計算機專網系統中廣泛使用的對稱加密演算法有DES、IDEA和AES。
傳統的DES由於只有56位的密鑰,因此已經不適應當今分布式開放網路對數據加密安全性的要求。1997年RSA數據安全公司發起了一項「DES挑戰賽」的活動,志願者四次分別用四個月、41天、56個小時和22個小時破解了其用56位密鑰DES演算法加密的密文。即DES加密演算法在計算機速度提升後的今天被認為是不安全的。
AES是美國聯邦政府採用的商業及政府數據加密標准,預計將在未來幾十年裡代替DES在各個領域中得到廣泛應用。AES提供128位密鑰,因此,128位AES的加密強度是56位DES加密強度的1021倍還多。假設可以製造一部可以在1秒內破解DES密碼的機器,那麼使用這台機器破解一個128位AES密碼需要大約149億萬年的時間。(更深一步比較而言,宇宙一般被認為存在了還不到200億年)因此可以預計,美國國家標准局倡導的AES即將作為新標准取代DES。
l 不對稱加密演算法
不對稱加密演算法使用兩把完全不同但又是完全匹配的一對鑰匙—公鑰和私鑰。在使用不對稱加密演算法加密文件時,只有使用匹配的一對公鑰和私鑰,才能完成對明文的加密和解密過程。加密明文時採用公鑰加密,解密密文時使用私鑰才能完成,而且發信方(加密者)知道收信方的公鑰,只有收信方(解密者)才是唯一知道自己私鑰的人。不對稱加密演算法的基本原理是,如果發信方想發送只有收信方才能解讀的加密信息,發信方必須首先知道收信方的公鑰,然後利用收信方的公鑰來加密原文;收信方收到加密密文後,使用自己的私鑰才能解密密文。顯然,採用不對稱加密演算法,收發信雙方在通信之前,收信方必須將自己早已隨機生成的公鑰送給發信方,而自己保留私鑰。由於不對稱演算法擁有兩個密鑰,因而特別適用於分布式系統中的數據加密。廣泛應用的不對稱加密演算法有RSA演算法和美國國家標准局提出的DSA。以不對稱加密演算法為基礎的加密技術應用非常廣泛。
⑤ 數據在網路上傳輸為什麼要加密現在常用的數據加密演算法主要有哪些
數據傳輸加密技術的目的是對傳輸中的數據流加密,通常有線路加密與端—端加密兩種。線路加密側重在線路上而不考慮信源與信宿,是對保密信息通過各線路採用不同的加密密鑰提供安全保護。
端—端加密指信息由發送端自動加密,並且由TCP/IP進行數據包封裝,然後作為不可閱讀和不可識別的數據穿過互聯網,當這些信息到達目的地,將被自動重組、解密,而成為可讀的數據。
數據存儲加密技術的目的是防止在存儲環節上的數據失密,數據存儲加密技術可分為密文存儲和存取控制兩種。前者一般是通過加密演算法轉換、附加密碼、加密模塊等方法實現;後者則是對用戶資格、許可權加以審查和限制,防止非法用戶存取數據或合法用戶越權存取數據。
常見加密演算法
1、DES(Data Encryption Standard):對稱演算法,數據加密標准,速度較快,適用於加密大量數據的場合;
2、3DES(Triple DES):是基於DES的對稱演算法,對一塊數據用三個不同的密鑰進行三次加密,強度更高;
3、RC2和RC4:對稱演算法,用變長密鑰對大量數據進行加密,比 DES 快;
4、IDEA(International Data Encryption Algorithm)國際數據加密演算法,使用 128 位密鑰提供非常強的安全性;
5、RSA:由 RSA 公司發明,是一個支持變長密鑰的公共密鑰演算法,需要加密的文件塊的長度也是可變的,非對稱演算法; 演算法如下:
首先, 找出三個數,p,q,r,其中 p,q 是兩個不相同的質數,r 是與 (p-1)(q-1) 互為質數的數。
p,q,r這三個數便是 private key。接著,找出 m,使得 rm == 1 mod (p-1)(q-1).....這個 m 一定存在,因為 r 與 (p-1)(q-1) 互質,用輾轉相除法就可以得到了。再來,計算 n = pq.......m,n 這兩個數便是 public key。
6、DSA(Digital Signature Algorithm):數字簽名演算法,是一種標準的 DSS(數字簽名標准),嚴格來說不算加密演算法;
7、AES(Advanced Encryption Standard):高級加密標准,對稱演算法,是下一代的加密演算法標准,速度快,安全級別高,在21世紀AES 標準的一個實現是 Rijndael 演算法。
8、BLOWFISH,它使用變長的密鑰,長度可達448位,運行速度很快;
9、MD5:嚴格來說不算加密演算法,只能說是摘要演算法;
對MD5演算法簡要的敘述可以為:MD5以512位分組來處理輸入的信息,且每一分組又被劃分為16個32位子分組,經過了一系列的處理後,演算法的輸出由四個32位分組組成,將這四個32位分組級聯後將生成一個128位散列值。
(5)傳統加密的特點擴展閱讀
數據加密標准
傳統加密方法有兩種,替換和置換。上面的例子採用的就是替換的方法:使用密鑰將明文中的每一個字元轉換為密文中的一個字元。而置換僅將明文的字元按不同的順序重新排列。單獨使用這兩種方法的任意一種都是不夠安全的,但是將這兩種方法結合起來就能提供相當高的安全程度。
數據加密標准(Data Encryption Standard,簡稱DES)就採用了這種結合演算法,它由IBM制定,並在1977年成為美國官方加密標准。
DES的工作原理為:將明文分割成許多64位大小的塊,每個塊用64位密鑰進行加密,實際上,密鑰由56位數據位和8位奇偶校驗位組成,因此只有56個可能的密碼而不是64個。
每塊先用初始置換方法進行加密,再連續進行16次復雜的替換,最後再對其施用初始置換的逆。第i步的替換並不是直接利用原始的密鑰K,而是由K與i計算出的密鑰Ki。
DES具有這樣的特性,其解密演算法與加密演算法相同,除了密鑰Ki的施加順序相反以外。
參考資料來源:網路-加密演算法
參考資料來源:網路-數據加密
⑥ 比較通用密碼體制和公開密碼體制的特點
全稱應該是通用密鑰密碼體制和公開密鑰密碼體制。下面是關於兩種密碼體制的特點介紹。我也是學密碼學的如果有問題可以進一步交流。
傳統的加密方法是加密、解密使用同樣的密鑰,由發送者和接收者分別保存,在加密和解密時使用,採用這種方法的主要問題是密鑰的生成、注入、存儲、管理、分發等很復雜,特別是隨著用戶的增加,密鑰的需求量成倍增加。在網路通信中,大量密鑰的分配是一個難以解決的問題。
例如,若系統中有n個用戶,其中每兩個用戶之間需要建立密碼通信,則系統中每個用戶須掌握(n-1)/2個密鑰,而系統中所需的密鑰總數為n*(n-1)/2 個。對10個用戶的情況,每個用戶必須有9個密鑰,系統中密鑰的總數為45個。對100個用戶來說,每個用戶必須有99個密鑰,系統中密鑰的總數為4950個。這還僅考慮用戶之間的通信只使用一種會話密鑰的情況。如此龐大數量的密鑰生成、管理、分發確實是一個難處理的問題。
本世紀70年代,美國斯坦福大學的兩名學者迪菲和赫爾曼提出了一種新的加密方法--公開密鑰加密隊PKE方法。與傳統的加密方法不同,該技術採用兩個不同的密鑰來對信息加密和解密,它也稱為"非對稱式加密方法。每個用戶有一個對外公開的加密演算法E和對外保密的解密演算法D,
它們須滿足條件:
(1)D是E的逆,即D[E(X)]=X;
(2)E和D都容易計算。
(3)由E出發去求解D十分困難。
從上述條件可看出,公開密鑰密碼體制下,加密密鑰不等於解密密鑰。加密密鑰可對外公開,使任何用戶都可將傳送給此用戶的信息用公開密鑰加密發送,而該用戶唯一保存的私人密鑰是保密的,也只有它能將密文復原、解密。雖然解密密鑰理論上可由加密密鑰推算出來,但這種演算法設計在實際上是不可能的,或者雖然能夠推算出,但要花費很長的時間而成為不可行的。所以將加密密鑰公開也不會危害密鑰的安全。
數學上的單向陷門函數的特點是一個方向求值很容易,但其逆向計算卻很困難。基於這種理論,1978年出現了著名的RSA演算法。這種演算法為公用網路上信息的加密和鑒別提供了一種基本的方法。它通常是先生成一對RSA 密鑰,其中之一是保密密鑰,由用戶保存;另一個為公開密鑰,可對外公開,甚至可在網路伺服器中注冊。為提高保密強度,RSA密鑰至少為500位長,一般推薦使用1024位。這就使加密的計算量很大。為減少計算量,在傳送信息時,常採用傳統加密方法與公開密鑰加密方法相結合的方式,即信息採用改進的DES或IDEA對話密鑰加密,然後使用RSA密鑰加密對話密鑰和信息摘要。對方收到信息後,用不同的密鑰解密並可核對信息摘要。
RSA演算法的加密密鑰和加密演算法分開,使得密鑰分配更為方便。它特別符合計算機網路環境。對於網上的大量用戶,可以將加密密鑰用電話簿的方式印出。如果某用戶想與另一用戶進行保密通信,只需從公鑰簿上查出對方的加密密鑰,用它對所傳送的信息加密發出即可。對方收到信息後,用僅為自己所知的解密密鑰將信息脫密,了解報文的內容。由此可看出,RSA演算法解決了大量網路用戶密鑰管理的難題。
RSA並不能替代DES,它們的優缺點正好互補。 RSA的密鑰很長,加密速度慢,而採用DES,正好彌補了RSA的缺點。即DES用於明文加密,RSA用於DES密鑰的加密。由於DES加密速度快,適合加密較長的報文;而RSA可解決DES密鑰分配的問題。美國的保密增強郵件(PEM)就是採用了RSA 和DES結合的方法,目前已成為E-MAIL保密通信標准。
通用密鑰密碼體制
通用密鑰密碼體制的加密密鑰Ke和解密密鑰Kd是通用的,即發送方和接收方使用同樣密鑰的密碼體制,也稱之為「傳統密碼體制」。
在通用密碼體制中,目前得到廣泛應用的典型演算法是DES演算法。DES是由「轉置」方式和「換字」方式合成的通用密鑰演算法,先將明文(或密文)按64位分組,再逐組將64位的明文(或密文),用56位(另有8位奇偶校驗位,共64位)的密鑰,經過各種復雜的計算和變換,生成64位的密文(或明文),該演算法屬於分組密碼演算法。
DES演算法可以由一塊集成電路實現加密和解密功能。該演算法是對二進制數字化信息加密及解密的演算法,是通常數據通信中,用計算機對通信數據加密保護時使用的演算法。DES演算法在1977年作為數字化信息的加密標准,由美國商業部國家標准局制定,稱為「數據加密標准」,並以「聯邦信息處理標准公告」的名稱,於1977年1月15日正式公布。使用該標准,可以簡單地生成DES密碼。
⑦ 試比較對稱加密演算法與非對稱加密演算法在應用中的優缺點傳統密碼體制與公鑰密碼體制的優缺點
1、對稱加密演算法
優點
加解密的高速度和使用長密鑰時的難破解性。
缺點
對稱加密演算法的安全性取決於加密密鑰的保存情況,但要求企業中每一個持有密鑰的人都保守秘密是不可能的,他們通常會有意無意的把密鑰泄漏出去。如果一個用戶使用的密鑰被入侵者所獲得,入侵者便可以讀取該用戶密鑰加密的所有文檔,如果整個企業共用一個加密密鑰,那整個企業文檔的保密性便無從談起。
2、非對稱加密演算法
優點
非對稱密鑰體制有兩種密鑰,其中一個是公開的,這樣就可以不需要像對稱密碼那樣傳輸對方的密鑰了。這樣安全性就大了很多。
缺點
演算法強度復雜、安全性依賴於演算法與密鑰但是由於其演算法復雜,而使得加密解密速度沒有對稱加密解密的速度快。
3、傳統密碼體制
優點
由於DES加密速度快,適合加密較長的報文。
缺點
通用密鑰密碼體制的加密密鑰和解密密鑰是通用的,即發送方和接收方使用同樣密鑰的密碼體制。
4、公鑰密碼體制
優點
RSA演算法的加密密鑰和加密演算法分開,使得密鑰分配更為方便。
RSA演算法解決了大量網路用戶密鑰管理的難題。
缺點
RSA的密鑰很長,加密速度慢。
(7)傳統加密的特點擴展閱讀
W.Diffie和M.Hellman 1976年在IEEE Trans.on Information刊物上發表了「 New Direction in Cryptography」文章,提出了「非對稱密碼體制即公開密鑰密碼體制」的概念,開創了密碼學研究的新方向。
在通用密碼體制中,得到廣泛應用的典型演算法是DES演算法。DES是由「轉置」方式和「換字」方式合成的通用密鑰演算法,先將明文(或密文)按64位分組,再逐組將64位的明文(或密文),用56位(另有8位奇偶校驗位,共64位)的密鑰,經過各種復雜的計算和變換,生成64位的密文(或明文),該演算法屬於分組密碼演算法。
⑧ 傳統的加密方法有哪些
本文只是概述幾種簡單的傳統加密演算法,沒有DES,沒有RSA,沒有想像中的高端大氣上檔次的東東。。。但是都是很傳統很經典的一些演算法
首先,提到加密,比如加密一段文字,讓其不可讀,一般人首先會想到的是將其中的各個字元用其他一些特定的字元代替,比如,講所有的A用C來表示,所有的C用E表示等等…其中早的代替演算法就是由Julius Caesar發明的Caesar,它是用字母表中每個字母的之後的第三個字母來代替其本身的(C=E(3,p)=(p+3) mod 26),但是,這種加密方式,很容易可以用窮舉演算法來破解,畢竟只有25種可能的情況..
為了改進上訴演算法,增加其破解的難度,我們不用簡單的有序的替代方式,我們讓替代無序化,用其中字母表的一個置換(置換:有限元素的集合S的置換就是S的所有元素的有序排列,且每個元素就出現一次,如S={a,b}其置換就只有兩種:ab,ba),這樣的話,就有26!種方式,大大的增加了破解的難度,但是這個世界聰明人太多,雖然26!很多,但是語言本身有一定的特性,每個字母在語言中出現的相對頻率可以統計出來的,這樣子,只要密文有了一定數量,就可以從統計學的角度,得到准確的字母匹配了。
上面的演算法我們稱之為單表代替,其實單表代替密碼之所以較容易被攻破,因為它帶有原始字母使用頻率的一些統計學特徵。有兩種主要的方法可以減少代替密碼里明文結構在密文中的殘留度,一種是對明文中的多個字母一起加密,另一種是採用多表代替密碼。
先說多字母代替吧,最著名的就是playfair密碼,它把明文中的雙字母音節作為一個單元並將其轉換成密文的雙字母音節,它是一個基於由密鑰詞構成的5*5的字母矩陣中的,一個例子,如密鑰為monarchy,將其從左往右從上往下填入後,將剩餘的字母依次填入剩下的空格,其中I/J填入同一個空格:
對明文加密規則如下:
1 若p1 p2在同一行,對應密文c1 c2分別是緊靠p1 p2 右端的字母。其中第一列被看做是最後一列的右方。
2 若p1 p2在同一列,對應密文c1 c2分別是緊靠p1 p2 下方的字母。其中第一行被看做是最後一行的下方。
3 若p1 p2不在同一行,不在同一列,則c1 c2是由p1 p2確定的矩形的其他兩角的字母,並且c1和p1, c2和p2同行。
4 若p1 p2相同,則插入一個事先約定的字母,比如Q 。
5 若明文字母數為奇數時,則在明文的末端添加某個事先約定的字母作為填充。
雖然相對簡單加密,安全性有所提高,但是還是保留了明文語言的大部分結構特徵,依舊可以破解出來,另一個有意思的多表代替密碼是Hill密碼,由數學家Lester Hill提出來的,其實就是利用了線性代數中的可逆矩陣,一個矩陣乘以它的逆矩陣得到單位矩陣,那麼假設我們對密文每m個字母進行加密,那麼將這m個字母在字母表中的序號寫成矩陣形式設為P(如abc,[1,2,3]),密鑰就是一個m階的矩陣K,則C=P*K mod26,,解密的時候只要將密文乘上K的逆矩陣模26就可以了。該方法大大的增加了安全性。
⑨ 什麼是傳統加密什麼是公鑰加密
傳統的加密就是對電腦中的文檔進行加密保護,通過加密文檔類型,使得對應的文檔文件自動加密,企業為了保護數據安全通常會這么做的,比如說用域之盾去保護文檔的安全,加密後的文檔類型,在生成新的文件之後也是會被自動加密的,而且經過文件加密在企業區域網內可以正常打開,如果是私自外發的話在終端電腦打開都是亂碼的情況了。
⑩ 什麼叫數據加密
. 數據加密標准
傳統加密方法有兩種,替換和置換。上面的例子採用的就是替換的方法:使用密鑰將明文中的每一個字元轉換為密
文中的一個字元。而置換僅將明文的字元按不同的順序重新排列。單獨使用這兩種方法的任意一種都是不夠安全的,但
是將這兩種方法結合起來就能提供相當高的安全程度。數據加密標准(Data Encryption Standard,簡稱DES)就採用了
這種結合演算法,它由IBM制定,並在1977年成為美國官方加密標准。
DES的工作原理為:將明文分割成許多64位大小的塊,每個塊用64位密鑰進行加密,實際上,密鑰由56位數據位和8
位奇偶校驗位組成,因此只有256個可能的密碼而不是264個。每塊先用初始置換方法進行加密,再連續進行16次復雜的
替換,最後再對其施用初始置換的逆。第i步的替換並不是直接利用原始的密鑰K,而是由K與i計算出的密鑰Ki。
DES具有這樣的特性,其解密演算法與加密演算法相同,除了密鑰Ki的施加順序相反以外。
2. 公開密鑰加密
多年來,許多人都認為DES並不是真的很安全。事實上,即使不採用智能的方法,隨著快速、高度並行的處理器的出
現,強制破解DES也是可能的。公開密鑰加密方法使得DES以及類似的傳統加密技術過時了。公開密鑰加密方法中,加密
演算法和加密密鑰都是公開的,任何人都可將明文轉換成密文。但是相應的解密密鑰是保密的(公開密鑰方法包括兩個密鑰,
分別用於加密和解密),而且無法從加密密鑰推導出,因此,即使是加密者若未被授權也無法執行相應的解密。
公開密鑰加密思想最初是由Diffie和Hellman提出的,最著名的是Rivest、Shamir以及Adleman提出的,現在通常稱為
RSA(以三個發明者的首位字母命名)的方法,該方法基於下面的兩個事實:
1) 已有確定一個數是不是質數的快速演算法;
2) 尚未找到確定一個合數的質因子的快速演算法。
RSA方法的工作原理如下:
1) 任意選取兩個不同的大質數p和q,計算乘積r=p*q;
2) 任意選取一個大整數e,e與(p-1)*(q-1)互質,整數e用做加密密鑰。注意:e的選取是很容易的,例如,所有大
於p和q的質數都可用。
3) 確定解密密鑰d:
d * e = 1 molo(p - 1)*(q - 1)
根據e、p和q可以容易地計算出d。
4) 公開整數r和e,但是不公開d;
5) 將明文P (假設P是一個小於r的整數)加密為密文C,計算方法為:
C = Pe molo r
6) 將密文C解密為明文P,計算方法為:
P = Cd molo r
然而只根據r和e(不是p和q)要計算出d是不可能的。因此,任何人都可對明文進行加密,但只有授權用戶(知道d)
才可對密文解密。