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正文內(nèi)容

畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-網(wǎng)上支付系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)商家服務(wù)器端(編輯修改稿)

2024-10-17 15:29 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ertext),而把密文 轉(zhuǎn)變?yōu)槊魑牡倪^(guò)程稱為解密 (decryption)。 明文 密文 原始明文 圖 211 加密和解密 使消息保密的技術(shù)和科學(xué)叫做密碼編碼學(xué) (cryptography),從事此行的叫密碼者( cryptographer) ,密碼分析者( cryptanalyst)是從事密碼分析的專業(yè)人員,密碼分析學(xué)( cryptanalysis)就是破譯密文的科學(xué)和技術(shù),即揭穿偽裝。密碼學(xué)( cryptologist),現(xiàn)代的密碼學(xué)家通常也是理論數(shù)學(xué)家。 明文用 M 或 P 表示,它可能是位序列、文本文件、位 圖、數(shù)字化語(yǔ)音或數(shù)字化的視頻圖象等。對(duì)于計(jì)算機(jī), M 指簡(jiǎn)單的二進(jìn)制數(shù)據(jù) 。明文可以被傳送和存儲(chǔ),無(wú)論在哪種情況, M 指待加密的消息。 密文用 C 表示,它也是二進(jìn)制數(shù)據(jù),有時(shí)和 M 一樣大,有時(shí)稍大。加密函數(shù) E 作用于 M 得到密文 C,可用數(shù)學(xué)公式表示: E( M) =C 相反地,解密函數(shù) D 作用于 C 產(chǎn)生 M: D( C) =M 先加密后解密,原始明文將恢復(fù),故下面的等式必須成立: D( E( M)) =M 鑒別、完整性和抵賴性 除了提供機(jī)密性外,密碼學(xué)通常還有其他作用: 鑒別 (authentication) 消息的接收者應(yīng)該能夠確認(rèn)消息的來(lái)源;入侵者不可能偽裝成其他人。 完整性 (integrity) 消息的接收者應(yīng)該能夠驗(yàn)證在傳送過(guò)程中消息沒有被修改;入侵者不可能用假的消息代替合法的消息。 加 密 解 密 南京郵電學(xué)院本科畢業(yè)論文 網(wǎng)上支付系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)(商家服務(wù)器端) 12 抗抵賴 (nonreppudiation) 發(fā)送者事后不可能虛假地否認(rèn)他發(fā)送的消息。 這些功能是通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行社會(huì)交流至關(guān)重要的要求,就象面對(duì)面交流一樣。某人是否就是他說(shuō)的人;某人的身份證明文件是否有效;聲稱從某人那里來(lái)的文件是否確實(shí)從那個(gè)人那里來(lái)的;這些事情都是通過(guò)鑒別、完整性、和抗抵賴來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 算法和密鑰 密碼算法( algorithm)也叫密碼( cipher),是用于加密和解密的數(shù)學(xué)函數(shù)。(通常情況下有兩個(gè)相關(guān)的函數(shù):一個(gè)用作加密,另一個(gè)用作解密) 如果算法的保密性是基于保持算法的秘密,這種算法稱為受限制的 (restricted)算法。受限制的算法具有歷史意義,但按現(xiàn)在的標(biāo)準(zhǔn),他們的保密性已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。大的或經(jīng)常變換的用戶組織不能使用它們,因?yàn)槿绻幸粋€(gè)用戶離開這個(gè)組織,其他的用戶就必須改換另外一個(gè)不同的算法。如果有人無(wú)意暴露了這個(gè)秘密,所有人都必須改變他們的算法。 更 遭的是,受限制的密碼算法不可能進(jìn)行質(zhì)量控制或標(biāo)準(zhǔn)化。每個(gè)用戶組織必須有他們自己的唯一算法。這樣的組織不可能采用流行的硬件或軟件產(chǎn)品,因?yàn)楦`聽者可以買到這些流行的產(chǎn)品并學(xué)習(xí)算法,于是用戶不得不編寫算法并予以實(shí)現(xiàn),如果這個(gè)組織中沒有好的密碼學(xué)家,那么他們就無(wú)法知道他們是否擁有安全的算法。 盡管有這些主要的缺陷,受限制的算法對(duì)低密級(jí)的應(yīng)用來(lái)說(shuō)還是很流行的,用戶或者沒有認(rèn)識(shí)到或者不在乎他們系統(tǒng)中存在的問題。 現(xiàn)在密碼學(xué)中用密鑰( key)解決了這個(gè)問題,密鑰用 K 表示。 K 可以是很多數(shù)值里的任意值。密鑰 K 的可能的范圍叫做 密鑰空間( keyspace)。加密和解密運(yùn)算都使用了這個(gè)密鑰(即運(yùn)算都依賴于密鑰,并用 K 作為下標(biāo)表示),這樣,加 /解密函數(shù)現(xiàn)在變成: EK( M) =C DK( C) =M 這些函數(shù)具有下面特性 DK( EK( M)) =M 南京郵電學(xué)院本科畢業(yè)論文 網(wǎng)上支付系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)(商家服務(wù)器端) 13 圖 212 使用一個(gè)密鑰加 /解密 有些算法使用不同的加密密鑰(見圖 213),也就是說(shuō)加密密鑰 K1 于相應(yīng)的解密密鑰不同,在這種情況下: 圖 213 使用兩個(gè)密鑰的加 /解密 EK1( M) =C DK2( C) =M DK2 ( EK1( M)) =M 所有這些算法的安全性都基于密鑰的安全性;而不是基于算法的細(xì)節(jié)安全性。這就意味著算法可以公開,也可以被分析,可以大量使用算法的產(chǎn)品,即使偷聽者知道你的算法也沒有關(guān)系。如果他不知道你使用的具體密鑰,他就不可能閱讀你的消息。 密碼系統(tǒng) (cryptosystem)由算法以及所有可能的明文、密文和密鑰組成的。 對(duì)稱算法 基于密鑰的算法通常有兩類:對(duì)稱算法和公開密鑰算法。 對(duì)稱算法 (symmetric algorithm)有時(shí)又叫做傳統(tǒng)密碼算法,就是加密密鑰能 夠從解密密鑰中推算出來(lái),反過(guò)來(lái)也成立。在大多數(shù)對(duì)稱算法中,加 /解密密鑰是相同的。這些算法也叫秘密密鑰算法或單密鑰算法,它要求發(fā)送者和接收者在安全通信之前,商定一個(gè)密鑰。對(duì)稱算法的安全性依賴于密鑰,泄露密鑰就意味著任何人對(duì)能對(duì)消息進(jìn)行加 /解密。只要通信需要保密,密鑰就必須保存。對(duì)稱算法的加密和解密表示為: EK( M) =C 明文 密鑰 密文 密鑰 原始明文 加 密 解 密 明文 加密密鑰 密文 解密密鑰 原始明文 加 密 解 密 南京郵電學(xué)院本科畢業(yè)論文 網(wǎng)上支付系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)(商家服務(wù)器端) 14 DK( C) =M 對(duì)稱算法可分為兩類。一次只對(duì)明文中的單個(gè)位(有時(shí)對(duì)字節(jié))運(yùn)算稱為序列算法 (stream algorithm)或序列密碼 (stream cipher)。 另一類是對(duì)明文的一組位進(jìn)行運(yùn)算,這些位稱為分組 (block),相應(yīng)的算法稱為分組運(yùn)算或分組密碼?,F(xiàn)在計(jì)算機(jī)密碼算法的典型分組長(zhǎng)度 64 位 這個(gè)長(zhǎng)度大到足以分析破譯,但又小到足以方便使用。 公開密碼算法 公開密碼算法( publickey algorithm,也叫非對(duì)稱算法)是這樣設(shè)計(jì)的:用作加密的密鑰不同于解密的密鑰,而且解密的密鑰不能根據(jù)加密的密鑰計(jì)算出來(lái)(至少在合理假定的長(zhǎng)時(shí)間內(nèi))。之所以叫做公開密鑰算法,是因?yàn)榧用苊荑€能夠公開,即陌生者能用加密密鑰加密信息,但只有相應(yīng)的解密密鑰才能解密信 息。在這些系統(tǒng)中,加密密鑰叫做公開密鑰(簡(jiǎn)稱公鑰),解密密鑰叫做私人密鑰(簡(jiǎn)稱私鑰)。用公開密鑰加密 K 加密表示為: EK( M) =C 雖然公開密鑰和私人密鑰不同,但用相應(yīng)的私人密鑰解密可表示為: DK( C) =M 有時(shí)消息用私人密鑰加密而用公開密鑰解密,這用于數(shù)字簽名。本課題就是研究電子商務(wù)中的數(shù)字簽名和解密鑒定以及完整性認(rèn)證。 DES 加密算法 DES的描述 DES 是一個(gè)分組加密算法,它以 64位分組對(duì)數(shù)據(jù)加密。 64位一組的明文從算法的一段輸入, 64位的密文從另一端輸出。 DES 是一個(gè)對(duì)稱算法:加密和解密用的是同一算法(除密鑰編排不同以外)。 密鑰的長(zhǎng)度為 56 位。(密鑰通常表示為 64位的數(shù),但每個(gè)第 8 位都用作奇偶校驗(yàn),可以忽略)密鑰可以是任意的 56 位數(shù),且可在任意時(shí)候改變。其中極少量的數(shù)被認(rèn)為是弱密鑰,但能很容易避免開他們。所有的保密性依賴于密鑰。 簡(jiǎn)單的說(shuō),算法只不過(guò)是加密的兩個(gè)基本技術(shù) 混亂和擴(kuò)散的組合。 DES 基本組建分組是這些技術(shù)的組合(先代替后置換),它基于密鑰作用于明文,這是南京郵電學(xué)院本科畢業(yè)論文 網(wǎng)上支付系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)(商家服務(wù)器端) 15 眾所周知的輪( round)。 DES 有 16 輪,這意味著要在明 文分組上 16 次設(shè)施相同的組合技術(shù)(見圖 221)。 此算法只使用了標(biāo)準(zhǔn)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算,而其作用的數(shù)也最多只有 64 位,因此用 70 年代末期的硬件技術(shù)很容易實(shí)現(xiàn)。現(xiàn)在最新的是 AES 加密算法,可進(jìn)行 128 位或者 256 位加密,而且運(yùn)算速度也是很快的。 DES 算法概要 DES 對(duì) 64位的明文分組進(jìn)行操作。通過(guò)一個(gè)初始置換,將明文分組成左半部分和右半部分,各 32 位長(zhǎng)。然后進(jìn)行 16 輪完全相同的運(yùn)算,這些運(yùn)算被稱為函數(shù) f,在運(yùn)算過(guò)程中數(shù)據(jù)與密鑰結(jié)合。經(jīng)過(guò) 16 輪后,左、右半部分合在一起經(jīng)過(guò)一個(gè)末置換(初始置換的 逆置換),這樣該算法就完成了。 在每一輪中,密鑰位移位,然后再?gòu)拿荑€的 56位中選出 48 位。通過(guò)一個(gè)擴(kuò)展置換將數(shù)據(jù)的右半部分?jǐn)U展成 48 位,并通過(guò)一個(gè)異或操作與 48位密鑰結(jié)合,通過(guò) 8 個(gè) S盒將這 48 位替代成新的 32 位數(shù)據(jù),再將其置換一次。這四部運(yùn)算構(gòu)成了函數(shù) f。然后,通過(guò)另一個(gè)異或運(yùn)算,函數(shù) f的輸出與左半部分結(jié)合,其結(jié)果即成為新的右半部分,原來(lái)的右半部分成為新的左半部分。將該操作重復(fù) 16次,便實(shí)現(xiàn)了 DES 的 16 輪運(yùn)算。 假設(shè) Bi 是第 i 次迭代的結(jié)果, Li 和 Ri 是 Bi 的左半部分和右半部分, Ki 是第 I輪的 48位密鑰,且 f 是實(shí)現(xiàn)代替、置換及密鑰異或等運(yùn)算的函數(shù),那么每一輪就是: Li=Ri1 Li=Li1 f(Ri1,ki) 南京郵電學(xué)院本科畢業(yè)論文 網(wǎng)上支付系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)(商家服務(wù)器端) 16 K1 K2 K16 圖 221 DES 初始置換 初始置換在第一輪運(yùn)算之前執(zhí)行,對(duì)輸入分組實(shí)施如表 221 所示的變換 。例如,初始置換把明文的第 58 位換到第 1 位的位置,把第 50 位換到第 2 位,把第 42 位換到第 3 的位置,等等。初始變換和對(duì)應(yīng)的末置換并不影響 DES 的安明 文 I P L0 R0 L1=R0 R1=L0^f(R0,K1) L15=R14 R15=L14^f(R14,K15) R16=L15^f(R15,K16) L16=R15 IP1 密文 f L2=R1 R2=L1^f(R1,K2) f f 南京郵電學(xué)院本科畢業(yè)論文 網(wǎng)上支付系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)(商家服務(wù)器端) 17 全性 。 表 221 初始置換 58 50 42 34 26 18 10 2 60 52 44 36 28 20 12 4 62 54 46 38 30 22 14 6 64 56 48 40 32 24 16 8 57 49 41 33 25 17 9 1 59 51 43 35 27 19 11 3 61 53 45 37 29 21 13 5 63 55 47 39 31 23 15 7 密鑰置換 一開始,由于不考慮每個(gè)字節(jié)的第八位, DES 的密鑰由 64位減至 56 位,如表222 所示。每個(gè)字節(jié)第 8 位可作為奇偶校驗(yàn)以確保密鑰不發(fā)生錯(cuò)誤。在 DES的每一輪中,從 56位密鑰產(chǎn)生出不同的 48位子密鑰( subkey) ,這些密鑰 Ki由下面的方式確定。 表 222 密鑰置換 57 49 41 33 25 17 9 1 58 50 42 34 26 18 10 2 59 51 43 35 27 19 11 3 60 52 44 36 63 55 47 39 31 23 15 7 62 54 46 38 30 22 14 6 61 53 45 37 29 21 13 5 28 20 12 4 首先, 56位密鑰被分成兩部分,每部分 28 位。然后,根據(jù)輪數(shù),這兩部分分別循環(huán)左移 1位或 2 位。表 223 是每輪移動(dòng)的位數(shù)。 南京郵電學(xué)院本科畢業(yè)論文 網(wǎng)上支付系統(tǒng)模型的設(shè)計(jì)(商家服務(wù)器端) 18 表 223 每輪移動(dòng)的位數(shù) 輪 : 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 位數(shù): 1 1 2 2 2 2 2 2 1 2 2 2 2 2 2 1 移動(dòng)后,就從 56位中選出 48 位。因?yàn)檫@個(gè)運(yùn)算不僅置換了每位的順序,同時(shí)也選擇子密鑰,因而被稱作壓縮置換( pression permutation)。這個(gè)運(yùn)算提供了一組 48位的集。表 224定義了壓縮置換(也稱為置換選擇)。 表 224 壓縮置換 14 17 11 24 1 5 3 28 15 6 21 10 23 19 12 4 26 8 16 7 27 20 13 2 41 52 31 37 47 55 30 40 51 45 33 48 44 49 39 56 34 53 46 42 50 36 29 32 因?yàn)橛幸苿?dòng)運(yùn)算,在每一個(gè)子密鑰中使用了不同的密鑰子集的位。雖然不是所有的位在子密鑰中使用的次數(shù)均相同,但在 16個(gè)子密鑰中,每一位大約使用了其中 14 個(gè)子密鑰。 擴(kuò)展置換
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