加密算法
加密技术是对信息进行编码和解码的技术,编码是把原来可读信息(又称明文)译成代码形式(又称密文),其逆过程就是解码(解密)。加密技术的要点是加密算法,加密算法可以分为对称加密、不对称加密和不可逆加密三类算法。
对称加密算法 对称加密算法是应用较早的加密算法,技术成熟。在对称加密算法中,数据发信方将明文(原始数据)和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后,使其变成复杂的加密密文发送出去。收信方收到密文后,若想解读原文,则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密,才能使其恢复成可读明文。在对称加密算法中,使用的密钥只有一个,发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密,这就要求解密方事先必须知道加密密钥。对称加密算法的特点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。不足之处是,交易双方都使用同样钥匙,安全性得不到保证。此外,每对用户每次使用对称加密算法时,都需要使用其他人不知道的惟一钥匙,这会使得发收信双方所拥有的钥匙数量成几何级数增长,密钥管理成为用户的负担。对称加密算法在分布式网络系统上使用较为困难,主要是因为密钥管理困难,使用成本较高。在计算机专网系统中广泛使用的对称加密算法有DES和IDEA等。美国国家标准局倡导的AES即将作为新标准取代DES。
不对称加密算法不对称加密算法使用两把完全不同但又是完全匹配的一对钥匙—公钥和私钥。在使用不对称加密算法加密文件时,只有使用匹配的一对公钥和私钥,才能完成对明文的加密和解密过程。加密明文时采用公钥加密,解密密文时使用私钥才能完成,而且发信方(加密者)知道收信方的公钥,只有收信方(解密者)才是唯一知道自己私钥的人。不对称加密算法的基本原理是,如果发信方想发送只有收信方才能解读的加密信息,发信方必须首先知道收信方的公钥,然后利用收信方的公钥来加密原文;收信方收到加密密文后,使用自己的私钥才能解密密文。显然,采用不对称加密算法,收发信双方在通信之前,收信方必须将自己早已随机生成的公钥送给发信方,而自己保留私钥。由于不对称算法拥有两个密钥,因而特别适用于分布式系统中的数据加密。广泛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。以不对称加密算法为基础的加密技术应用非常广泛。
不可逆加密算法 不可逆加密算法的特征是加密过程中不需要使用密钥,输入明文后由系统直接经过加密算法处理成密文,这种加密后的数据是无法被解密的,只有重新输入明文,并再次经过同样不可逆的加密算法处理,得到相同的加密密文并被系统重新识别后,才能真正解密。显然,在这类加密过程中,加密是自己,解密还得是自己,而所谓解密,实际上就是重新加一次密,所应用的“密码”也就是输入的明文。不可逆加密算法不存在密钥保管和分发问题,非常适合在分布式网络系统上使用,但因加密计算复杂,工作量相当繁重,通常只在数据量有限的情形下使用,如广泛应用在计算机系统中的口令加密,利用的就是不可逆加密算法。近年来,随着计算机系统性能的不断提高,不可逆加密的应用领域正在逐渐增大。在计算机网络中应用较多不可逆加密算法的有RSA公司发明的MD5算法和由美国国家标准局建议的不可逆加密标准SHS(Secure Hash Standard:安全杂乱信息标准)等。
加密技术
加密算法是加密技术的基础,任何一种成熟的加密技术都是建立多种加密算法组合,或者加密算法和其他应用软件有机结合的基础之上的。下面我们介绍几种在计算机网络应用领域广泛应用的加密技术。
非否认(Non-repudiation)技术 该技术的核心是不对称加密算法的公钥技术,通过产生一个与用户认证数据有关的数字签名来完成。当用户执行某一交易时,这种签名能够保证用户今后无法否认该交易发生的事实。由于非否认技术的操作过程简单,而且直接包含在用户的某类正常的电子交易中,因而成为当前用户进行电子商务、取得商务信任的重要保证。
PGP(Pretty Good Privacy)技术 PGP技术是一个基于不对称加密算法RSA公钥体系的邮件加密技术,也是一种操作简单、使用方便、普及程度较高的加密软件。PGP技术不但可以对电子邮件加密,防止非授权者阅读信件;还能对电子邮件附加数字签名,使收信人能明确了解发信人的真实身份;也可以在不需要通过任何保密渠道传递密钥的情况下,使人们安全地进行保密通信。PGP技术创造性地把RSA不对称加密算法的方便性和传统加密体系结合起来,在数字签名和密钥认证管理机制方面采用了无缝结合的巧妙设计,使其几乎成为最为流行的公钥加密软件包。
数字签名(Digital Signature)技术 数字签名技术是不对称加密算法的典型应用。数字签名的应用过程是,数据源发送方使用自己的私钥对数据校验和或其他与数据内容有关的变量进行加密处理,完成对数据的合法“签名”,数据接收方则利用对方的公钥来解读收到的“数字签名”,并将解读结果用于对数据完整性的检验,以确认签名的合法性。数字签名技术是在网络系统虚拟环境中确认身份的重要技术,完全可以代替现实过程中的“亲笔签字”,在技术和法律上有保证。在公钥与私钥管理方面,数字签名应用与加密邮件PGP技术正好相反。在数字签名应用中,发送者的公钥可以很方便地得到,但他的私钥则需要严格保密。
PKI(Public Key Infrastructure)技术 PKI技术是一种以不对称加密技术为核心、可以为网络提供安全服务的公钥基础设施。PKI技术最初主要应用在Internet环境中,为复杂的互联网系统提供统一的身份认证、数据加密和完整性保障机制。由于PKI技术在网络安全领域所表现出的巨大优势,因而受到银行、证券、政府等核心应用系统的青睐。PKI技术既是信息安全技术的核心,也是电子商务的关键和基础技术。由于通过网络进行的电子商务、电子政务等活动缺少物理接触,因而使得利用电子方式验证信任关系变得至关重要,PKI技术恰好能够有效解决电子商务应用中的机密性、真实性、完整性、不可否认性和存取控制等安全问题。一个实用的PKI体系还必须充分考虑互操作性和可扩展性。PKI体系所包含的认证中心(CA)、注册中心(RA)、策略管理、密钥与证书管理、密钥备份与恢复、撤销系统等功能模块应该有机地结合在一起。
加密的未来趋势
尽管双钥密码体制比单钥密码体制更为可靠,但由于计算过于复杂,双钥密码体制在进行大信息量通信时,加密速率仅为单钥体制的1/100,甚至是 1/1000。正是由于不同体制的加密算法各有所长,所以在今后相当长的一段时期内,各类加密体制将会共同发展。而在由IBM等公司于1996年联合推出的用于电子商务的协议标准SET(Secure Electronic Transaction)中和1992年由多国联合开发的PGP技术中,均采用了包含单钥密码、双钥密码、单向杂凑算法和随机数生成算法在内的混合密码系统的动向来看,这似乎从一个侧面展示了今后密码技术应用的未来。
在单钥密码领域,一次一密被认为是最为可靠的机制,但是由于流密码体制中的密钥流生成器在算法上未能突破有限循环,故一直未被广泛应用。如果找到一个在算法上接近无限循环的密钥流生成器,该体制将会有一个质的飞跃。近年来,混沌学理论的研究给在这一方向产生突破带来了曙光。此外,充满生气的量子密码被认为是一个潜在的发展方向,因为它是基于光学和量子力学理论的。该理论对于在光纤通信中加强信息安全、对付拥有量子计算能力的破译无疑是一种理想的解决方法。
由于电子商务等民用系统的应用需求,认证加密算法也将有较大发展。此外,在传统密码体制中,还将会产生类似于IDEA这样的新成员,新成员的一个主要特征就是在算法上有创新和突破,而不仅仅是对传统算法进行修正或改进。密码学是一个正在不断发展的年轻学科,任何未被认识的加/解密机制都有可能在其中占有一席之地。
目前,对信息系统或电子邮件的安全问题,还没有一个非常有效的解决方案,其主要原因是由于互联网固有的异构性,没有一个单一的信任机构可以满足互联网全程异构性的所有需要,也没有一个单一的协议能够适用于互联网全程异构性的所有情况。解决的办法只有依靠软件代理了,即采用软件代理来自动管理用户所持有的证书(即用户所属的信任结构)以及用户所有的行为。每当用户要发送一则消息或一封电子邮件时,代理就会自动与对方的代理协商,找出一个共同信任的机构或一个通用协议来进行通信。在互联网环境中,下一代的安全信息系统会自动为用户发送加密邮件,同样当用户要向某人发送电子邮件时,用户的本地代理首先将与对方的代理交互,协商一个适合双方的认证机构。当然,电子邮件也需要不同的技术支持,因为电子邮件不是端到端的通信,而是通过多个中间机构把电子邮件分程传递到各自的通信机器上,最后到达目的地
② RSA加密原理
RSA加密是一种非对称加密。可以在不直接传递密钥的情况下,完成解密。这能够确保信息的安全性,避免了直接传递密钥所造成的被破解的风险。是由一对密钥来进行加解密的过程,分别称为公钥和私钥。公钥加密--私钥解密,私钥加密--公钥解密
在 整数 中, 离散对数 是一种基于 同余 运算和 原根 的一种 对数 运算。而在实数中对数的定义 log b a 是指对于给定的 a 和 b ,有一个数 x ,使得 b x = a 。相同地在任何群 G 中可为所有整数 k 定义一个幂数为 b K ,而 离散对数 log b a 是指使得 b K = a 的整数 k 。
当3为17的 原根 时,我们会发现一个规律
对 正整数 n,欧拉函数是小于或等于n的正整数中与n 互质 的数的数目(因此φ(1)=1)。有以下几个特点
服务端根据生成一个随机数15,根据 3 15 mod 17 计算出6,服务端将6传递给客户端,客户端生成一个随机数13,根据 3 13 mod 17 计算出12后,将12再传回给服务端,客户端收到服务端传递的6后,根据 6 13 mod 17 计算出 10 ,服务端收到客户端传递的12后,根据 12 15 mod 17 计算出 10 ,我们会发现我们通过 迪菲赫尔曼密钥交换 将 10 进行了加密传递
说明:
安全性:
除了 公钥 用到 n 和 e ,其余的4个数字是 不公开 的(p1、p2、φ(n)、d)
目前破解RSA得到的方式如下:
缺点
RSA加密 效率不高 ,因为是纯粹的数学算法,大数据不适合RSA加密,所以我们在加密大数据的时候,我们先用 对称加密 算法加密大数据得到 KEY ,然后再用 RSA 加密 KEY ,再把大数据和KEY一起进行传递
因为Mac系统内置了OpenSSL(开源加密库),所以我们开源直接在终端进行RSA加密解密
生成RSA私钥,密钥名为private.pem,密钥长度为1024bit
因为在iOS中是无法使用 .pem 文件进行加密和解密的,需要进行下面几个步骤
生成一个10年期限的crt证书
crt证书格式转换成der证书
③ 理论分析和举例说明RSA的加密和解密是互逆的
由于没有办法打出fai这个希腊字母 n的欧拉函数我用@(n)来表示
^ 代表幂的意思
e*d=1(mod @(n))
m为明文 c为密文
加密:c=m^e(mod n)
解密:m=c^d(mod n)
证明加密解密互逆也就是证明:
m=(m^e)^d(mod n) //把加密式子过程的c 带到解密过程那个式子中
也就是证明 m=m^(e*d) (mod n)
因为 e*d=1(mod @(n)) 可以推导出 e*d=k*@(n)+1
所以m=m*(k*@(n)+1) (mod n)
也就可以写出m=m*m^(k*@(n)) (mod n)
因为根据费马定理 m^(@(n))=1 (mod n)
所以m^(k*@(n)) =1^k(mod n)=1(mod n)
m*m^(k*@(n)) (mod n)=m*1 (mod n)=m(mod n)证明就ok了
主要把握2点: 费马定理
公私钥关于@(n)互逆 就松松搞定
④ Rsa是什么意思
RSA加密算法是一种非对称加密算法。在公开密钥加密和电子商业中RSA被广泛使用。RSA是1977年由罗纳德·李维斯特(Ron Rivest)、阿迪·萨莫尔(Adi Shamir)和伦纳德·阿德曼(Leonard Adleman)一起提出的。当时他们三人都在麻省理工学院工作。RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。
1973年,在英国政府通讯总部工作的数学家克利福德·柯克斯(Clifford Cocks)在一个内部文件中提出了一个相同的算法,但他的发现被列入机密,一直到1997年才被发表。
(4)rsa是可逆的加密算法吗扩展阅读
RSA的安全性依赖于大数分解,但是否等同于大数分解一直未能得到理论上的证明,因为没有证明破解RSA就一定需要作大数分解。
假设存在一种无须分解大数的算法,那它肯定可以修改成为大数分解算法。 RSA 的一些变种算法已被证明等价于大数分解。不管怎样,分解n是最显然的攻击方法。人们已能分解多个十进制位的大素数。因此,模数n必须选大一些,因具体适用情况而定。
⑤ RSA是什么意思
RSA算法是一种非对称密码算法,所谓非对称,就是指该算法需要一对密钥,使用其中一个加密,则需要用另一个才能解密。
RSA的算法涉及三个参数,n、e1、e2。
其中,n是两个大质数p、q的积,n的二进制表示时所占用的位数,就是所谓的密钥长度。
e1和e2是一对相关的值,e1可以任意取,但要求e1与(p-1)*(q-1)互质;再选择e2,要求(e2*e1)mod((p-1)*(q-1))=1。
(n及e1),(n及e2)就是密钥对。
RSA加解密的算法完全相同,设A为明文,B为密文,则:A=B^e1 mod n;B=A^e2 mod n;
e1和e2可以互换使用,即:
A=B^e2 mod n;B=A^e1 mod n;
补充回答:
对明文进行加密,有两种情况需要这样作:
1、您向朋友传送加密数据,您希望只有您的朋友可以解密,这样的话,您需要首先获取您朋友的密钥对中公开的那一个密钥,e及n。然后用这个密钥进行加密,这样密文只有您的朋友可以解密,因为对应的私钥只有您朋友拥有。
2、您向朋友传送一段数据附加您的数字签名,您需要对您的数据进行MD5之类的运算以取得数据的"指纹",再对"指纹"进行加密,加密将使用您自己的密钥对中的不公开的私钥。您的朋友收到数据后,用同样的运算获得数据指纹,再用您的公钥对加密指纹进行解密,比较解密结果与他自己计算出来的指纹是否一致,即可确定数据是否的确是您发送的、以及在传输过程中是否被篡改。
密钥的获得,通常由某个机构颁发(如CA中心),当然也可以由您自己创建密钥,但这样作,您的密钥并不具有权威性。
计算方面,按公式计算就行了,如果您的加密强度为1024位,则结果会在有效数据前面补0以补齐不足的位数。补入的0并不影响解密运算。
⑥ android加密算法有哪些
android中用的到加密:
Https编程 :应该是使用带安全的网络协议处理。除非你本地需要加密
2.数据签名:混淆代码和防二次打包的APK加密技术
3.对称加密:可以先将数据通过某种加密方式加密发送到服务器端,然后服务器端再解密 ,项目中除了登陆,支付等接口采用rsa非对称加密,之外的采用aes对称加密
4.非对称加密====支付宝
数字摘要是指通过算法将长数据变为短数据,通常用来标识数据的唯一性,是否被修改,常用的加密算法有md5和sha1两种,如Android的App签名也是用的这两种算法。
由于以上两种生成数字摘要的算法都是不可逆的,对于可逆的加密算法中,按照密钥的数量和加密规则一半分为对称加密和非对称加密两类:
对称加密:
密钥可以自己指定,只有一把密钥,如果密钥泄漏数据就会暴漏;
常用的对称加密算法有DES和AES两种;
特点是加密速度快,但是缺点是安全性低,因为只要密钥暴漏,数据就可以被解密。
非对称加密的特点:
常见的非对称加密算法是RSA;
他有两把密钥,且是由程序生成的,不能自己指定;
特点是加密速度比较慢,但是安全性比较高;
加密和解密的规则是:公钥加密只能私钥解密,私钥加密只能公钥解密;
⑦ RSA 加密算法(原理篇)
前几天看到一句话,“我们中的很多人把一生中最灿烂的笑容大部分都献给了手机和电脑屏幕”。心中一惊,这说明了什么?手机和电脑已经成为了我们生活中的一部分,所以才会有最懂你的不是你,也不是你男朋友,而是大数据。
如此重要的个人数据,怎样才能保证其在互联网上的安全传输呢?当然要靠各种加密算法。说起加密算法,大家都知道有哈希、对称加密和非对称加密了。哈希是一个散列函数,具有不可逆操作;对称加密即加密和解密使用同一个密钥,而非对称加密加密和解密自然就是两个密钥了。稍微深入一些的,还要说出非对称加密算法有DES、3DES、RC4等,非对称加密算法自然就是RSA了。那么当我们聊起RSA时,我们又在聊些什么呢?今天笔者和大家一起探讨一下,有不足的地方,还望各位朋友多多提意见,共同进步。
RSA简介:1976年由麻省理工学院三位数学家共同提出的,为了纪念这一里程碑式的成就,就用他们三个人的名字首字母作为算法的命名。即 罗纳德·李维斯特 (Ron Rivest)、 阿迪·萨莫尔 (Adi Shamir)和 伦纳德·阿德曼 (Leonard Adleman)。
公钥:用于加密,验签。
私钥:解密,加签。
通常知道了公钥和私钥的用途以后,即可满足基本的聊天需求了。但是我们今天的主要任务是来探究一下RSA加解密的原理。
说起加密算法的原理部分,肯定与数学知识脱不了关系。
我们先来回忆几个数学知识:
φn = φ(A*B)=φ(A)*φ(B)=(A-1)*(B-1)。
这个公式主要是用来计算给定一个任意的正整数n,在小于等于n的正整数中,有多少个与n构成互质的关系。
其中n=A*B,A与B互为质数,但A与B本身并不要求为质数,可以继续展开,直至都为质数。
在最终分解完成后,即 φ(N) = φ(p1)*φ(p2)*φ(p3)... 之后,p1,p2,p3都是质数。又用到了欧拉函数的另一个特点,即当p是质数的时候,φp = p - 1。所以有了上面给出的欧拉定理公式。
举例看一下:
计算15的欧拉函数,因为15比较小,我们可以直接看一下,小于15的正整数有 1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14。和15互质的数有1、2、4、7、8、11、13、14一共四个。
对照我们刚才的欧拉定理: 。
其他感兴趣的,大家可以自己验证。
之所以要在这里介绍欧拉函数,我们在计算公钥和私钥时候,会用到。
如果两个正整数m 和 n 互质,那么m 的 φn 次方减1,可以被n整除。
其中 .
其中当n为质数时,那么 上面看到的公式就变成了
mod n 1.
这个公式也就是着名的 费马小定理 了。
如果两个正整数e和x互为质数,那么一定存在一个整数d,不止一个,使得 e*d - 1 可以被x整除,即 e * d mode x 1。则称 d 是 e 相对于 x的模反元素。
了解了上面所讲的欧拉函数、欧拉定理和模反元素后,就要来一些化学反应了,请看图:
上面这幅图的公式变化有没有没看明白的,没看明白的咱们评论区见哈。
最终我们得到了最重要的第5个公式的变形,即红色箭头后面的:
mod n m。
其中有几个关系,需要搞明白,m 与 n 互为质数,φn = x,d 是e相对于x的模反元素。
有没有看到一些加解密的雏形。
从 m 到 m。 这中间涵盖了从加密到解密的整个过程,但是缺少了我们想要的密文整个过程。
OK,下面引入本文的第四个数学公式:
我们来看一下整个交换流程:
1、客户端有一个数字13,服务端有一个数字15;
2、客户端通过计算 3的13次方 对 17 取余,得到数字12; 将12发送给服务端;同时服务端通过计算3的15次方,对17取余,得到数字6,将6发送给客户端。至此,整个交换过程完成。
3、服务端收到数字12以后,继续计算,12的15次方 对 17取余,得到 数字10。
4、客户端收到数字 6以后,继续计算,6的13次方 对 17 取余,得到数字 10。
有没有发现双方,最终得到了相同的内容10。但是这个数字10从来没有在网络过程中出现过。
好,讲到这里,可能有些人已经恍然大悟,这就是加密过程了,但是也有人会产生疑问,为什么要取数字3 和 17 呢,这里还牵涉到另一个数学知识,原根的问题。即3是17的原根。看图
有没有发现规律,3的1~16次方,对17取余,得到的整数是从1~16。这时我们称3为17的原根。也就是说上面的计算过程中有一组原根的关系。这是最早的迪菲赫尔曼秘钥交换算法。
解决了为什么取3和17的问题后,下面继续来看最终的RSA是如何产生的:
还记得我们上面提到的欧拉定理吗,其中 m 与 n 互为质数,n为质数,d 是 e 相对于 φn的模反元素。
当迪菲赫尔曼密钥交换算法碰上欧拉定理会产生什么呢?
我们得到下面的推论:
好,到这里我们是不是已经看到了整个的加密和解密过程了。
其中 m 是明文;c 是密文; n 和 e 为公钥;d 和 n 为私钥 。
其中几组数字的关系一定要明确:
1、d是e 相对于 φn 的模反元素,φn = n-1,即 e * d mod n = 1.
2、m 小于 n,上面在讲迪菲赫尔曼密钥交换算法时,提到原根的问题,在RSA加密算法中,对m和n并没有原根条件的约束。只要满足m与n互为质数,n为质数,且m < n就可以了。
OK,上面就是RSA加密算法的原理了,经过上面几个数学公式的狂轰乱炸,是不是有点迷乱了,给大家一些时间理一下,后面会和大家一起来验证RSA算法以及RSA为什么安全。
⑧ RSA加密算法,求大神帮解答
如果用一段已经知道的明文,经过公钥加密,得到密文。现在已知明文密文和n, 是不是就可以通过解密的公式不断的幂运算求出私钥d呢?