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智能卡的椭圆加密算法

发布时间:2025-01-21 02:04:51

⑴ ECC椭圆曲线密码应用

1背景简介
随着通讯网络特别是Internet的高速发展,利用网络作为信息交流和信息处理变得越来越普遍,社会的传统事务和业务运作模式受到前所未有的冲击。目前,无论是国家政府还是企业都正融入这场网络革命中,从其原来的传统经营模式向网络模式演化。未来的电子政务、电子商务、电子业务将成为不可逆转的发展趋势。在与日俱增的网络活动中,人们越来越关心信息安全这个问题。这集中体现在:

(1)网络的身份认证——确认网络客户的真实身份
(2)信息和数据的保密性——个人或系统机密信息和数据保护
(3)信息和数据完整性——防止不合法的数据修改
(4)不可抵赖性——网络环境下行为的事后的不可抵赖(数字签名)
信息安全中最核心的技术是密码技术,基本上可分为序列密码、对称密码(又称分组密码)、非对称密码(又称公钥密码)三种。

非对称密码算法是支撑解决以上所涉的四个关键方面的问题的核心。目前越来越流行的是基于PKI体系模型的解决方案。在PKI体系模型中,客户端需要一较好的个人信息安全载体,智能卡或智能密码钥匙将是一较理想的方式,都必须支持公钥算法,而ECC是最适合使用在这一资源受限制的客户端产品中。

2 椭圆曲线密码算法ECC

自公钥密码问世以来,学者们提出了许多种公钥加密方法,它们的安全性都是基于复杂的数学难题。根据所基于的数学难题来分类,有以下三类系统目前被认为是安全和有效的:

(1)大整数因子分解系统(代表性的有RSA),

(2)有限域(数学中的一种代数结构)离散对数系统(代表性的有DSA),

(3)有限域椭园曲线离散对数系统(ECC)。

当前最着名、应用最广泛的公钥系统RSA是由Rivet、Shamir、Adelman提出 的(简称为RSA系统),它的安全性是基于大整数素因子分解的困难性,而大整数因子分解问题是数学上的着名难题,至今没有有效的方法予以解决,因此可以确保RSA算法的安全性。RSA系统是公钥系统的最具有典型意义的方法,大多数使用公钥密码进行加密和数字签名的产品和标准使用的都是RSA算法。RSA方法的优点主要在于原理简单,易于使用。但是,随着分解大整数方法的进步及完善、计算机速度的提高以及计算机网络的发展(可以使用成千上万台机器同时进行大整数分解),作为RSA加解密安全保障的大整数要求越来越大。为了保证RSA使用的安全性,其密钥的位数一直在增加,比如,目前一般认为RSA需要1024位以上的字长才有安全保障。

但是,密钥长度的增加导致了其加解密的速度大为降低,硬件实现也变得越来越难以忍受,这对使用RSA的应用带来了很重的负担,对进行大量安全交易的电子商务更是如此,从而使得其应用范围越来越受到制约。DSA(Data Signature Algorithm)是基于有限域离散对数问题的数字签名标准,它仅提供数字签名,不提供数据加密功能。安全性更高、算法实现性能更好的公钥系统椭圆曲线加密算法ECC(Elliptic Curve Cryptography)基于有限域上椭圆曲线的离散对数计算困难性。人类研究椭圆曲线已有百年以上的历史,但真正把其应用到密码学中是1985年由Koblitz(美国华盛顿大学)和Miller(IBM公司) 两人提出。定义在有限域(Fp 或F(2m))的椭圆曲线(y2=x3+ax+b)上的点(x,y),再加上无穷点O,如按一定的规则运算(估且称为乘法)将组成一个群(数学中的一种代数结构)。有限域上椭圆曲线乘法群也有相对应的离散对数计算困难性问题。因此,许多公开密码系统都是基于此问题发展出来的,如类似ELGamal,DSA等密码系统的ECES,ECDSA。

3 椭圆曲线加密算法ECC的优点

椭圆曲线加密算法ECC与RSA方法相比有着很多技术优点:

●安全性能更高

加密算法的安全性能一般通过该算法的抗攻击强度来反映。ECC和其他几种公钥系统相比,其抗攻击性具有绝对的优势。椭圆曲线的离散对数计算困难性(ECDLP)在计算复杂度上目前是完全指数级,而RSA 亚指数级的。这体现ECC比RSA的每bit安全性能更高。

●计算量小和处理速度快

在一定的相同的计算资源条件下,虽然在RSA中可以通过选取较小的公钥(可以小到3)的方法提高公钥处理速度,即提高加密和签名验证的速度,使其在加密和签名验证速度上与ECC有可比性,但在私钥的处理速度上(解密和签名),ECC远比RSA、DSA快得多。因此ECC总的速度比RSA、DSA要快得多。同时ECC系统的密钥生成速度比RSA快百倍以上。因此在相同条件下,ECC则有更高的加密性能。

●存储空间占用小

ECC的密钥尺寸和系统参数与RSA、DSA相比要小得多。160位 ECC与1024位 RSA、DSA有相同的安全强度。而210位 ECC则与2048bit RSA、DSA具有相同的安全强度。意味着它所占的存贮空间要小得多。这对于加密算法在资源受限环境上(如智能卡等)的应用具有特别重要的意义。

●带宽要求低

当对长消息进行加解密时,三类密码系统有相同的带宽要求,但应用于短消息时ECC带宽要求却低得多。而公钥加密系统多用于短消息,例如用于数字签名和用于对对称系统的会话密钥传递。带宽要求低使ECC在无线网络领域具有广泛的应用前景。

4椭圆曲线加密算法ECC的相关标准

ECC的这些特点使它在某些领域(如PDA、手机、智能卡)的应用将取代RSA,并成为通用的公钥加密算法。许多国际标准化组织(政府、工业界、金融界、商业界等)已将各种椭圆曲线密码体制作为其标准化文件向全球颁布。ECC标准大体可以分为两种形式:一类是技术标准,即描述以技术支撑为主的ECC体制,主要有IEEEP1363、ANSI X9.62、ANSI X9.63、SEC1、SEC2、FIP 186-2、ISO/IEC 14888-3。规范了ECC的各种参数的选择,并给出了各级安全强度下的一组ECC参数。另一类是应用标准,即在具体的应用环境中建议使用ECC技术,主要有ISO/IEC 15946、IETF PKIX、IETF TLS、WAP WTLS等。在标准化的同时,一些基于标准(或草案)的各种椭圆曲线加密、签名、密钥交换的软、硬件也相继问世。美国RSA数据安全公司在1997年公布了包含ECC的密码引擎工具包BSAFE 4.0; 以加拿大Certicom为首的安全公司和工业界联合也研制、生产了以椭圆曲线密码算法为核心的密码产品,还提出了各种安全条件下对椭圆曲线离散对数攻击的悬赏挑战。可以相信,ECC技术在信息安全领域中的应用会越来越广。

⑵ 什么不属于sm系列国密算法的是

RSA算法,AES算法、SHA算法、ECC算法都不属于。
1、RSA算法:RSA算法是一种非对称加密算法,由美国三位密码学家发明,被广泛应用于网络安全、数字签名等领域。
2、AES算法:AES算法是一种对称加密算法,被广泛应用于数据加密、网络安全等领域,是目前最为流行的加密算法之一。
3、SHA算法:SHA算法是一种哈希算法,被广泛应用于数字签名、弯漏消蠢闹碧息认证、口令认证等领域,常用的SHA算法包括SHA-1、SHA-2等。
4、ECC算法:ECC算法是一种基于椭圆曲带举线密码学的非对称加密算法,具有安全性高、速度快等优势,被广泛应用于移动设备、智能卡等场景。

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