【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3 4 6 10 2 8 5 14 12 11 15 113 6 4 9 8 15 3 0 11 1 2 12 5 10 14 71 10 13 0 6 9 8 7 4 15 14 3 11 5 2 12S[4]7 13 14 3 0 6 9 10 1 2 8 5 11 12 4 1513 8 11 5 6 15 0 3 4 7 2 12 1 10 14 910 6 9 0 12 11 7 13 15 1 3 14 5 2 8 43 15 0 6 10 1 13 8 9 4 5 11 12 7 2 14S[5]2 12 4 1 7 10 11 6 8 5 3 15 13 0 14 914 11 2 12 4 7 13 1 5 0 15 10 3 9 8 64 2 1 11 10 13 7 8 15 9 12 5 6 3 0 1411 8 12 7 1 14 2 13 6 15 0 9 10 4 5 3S[6]12 1 10 15 9 2 6 8 0 13 3 4 14 7 5 1110 15 4 2 7 12 9 5 6 1 13 14 0 11 3 89 14 15 5 2 8 12 3 7 0 4 10 1 13 11 64 3 2 12 9 5 15 10 11 14 1 7 6 0 8 13S[7]4 11 2 14 15 0 8 13 3 12 9 7 5 10 6 113 0 11 7 4 9 1 10 14 3 5 12 2 15 8 61 4 11 13 12 3 7 14 10 15 6 8 0 5 9 26 11 13 8 1 4 10 7 9 5 0 15 14 2 3 12S[8]13 2 8 4 6 15 11 1 10 9 3 14 5 0 12 71 15 13 8 10 3 7 4 12 5 6 11 0 14 9 27 11 4 1 9 12 14 2 0 6 10 13 15 3 5 82 1 14 7 4 10 8 13 15 12 9 0 3 5 6 11輸入是以一種非常特殊的方式確定S盒中的項(xiàng)。假定將S盒的6位的輸入標(biāo)記為BBBBBB6。則B1和B6組合構(gòu)成了一個(gè)2位的數(shù)，從0到3，它對(duì)應(yīng)著表中的一行。從B2到B5構(gòu)成了一個(gè)4位數(shù)，從0到15，對(duì)應(yīng)著表中的一列。 P盒置換S盒代替運(yùn)算后的32位輸出依照P盒進(jìn)行置換。該置換把每輸入位影射到輸出位，任一位不能被影射兩次，也不能被略去，這個(gè)置換就叫住直接置換，或就叫做置換。表227給出了每位移至的位置。表227 P盒置換16 7 20 21 29 12 28 17 1 15 23 26 5 18 31 102 8 24 14 32 27 3 9 19 13 30 6 22 11 4 25最后，將P盒置換的結(jié)果與最初的64位分組的左半部分異或，然后左、右部分交換，接著開(kāi)始另一輪。末置換是初始置換的逆過(guò)程。表228列出了這個(gè)置換。應(yīng)注意DES在最后一輪后，左半部分和右半部分部分并未交換，而是將R16與L16并在一起形成一個(gè)分組作為末置換的輸入。到此，不在作別的事。其實(shí)交換左、右兩部分并循環(huán)移動(dòng)，仍將獲得完全相同的結(jié)果；但這樣做，就會(huì)是該算法既能用作加密，又能用作解密。表228 末置換40 8 48 16 56 24 64 32 39 7 47 15 55 23 63 3138 6 46 14 54 22 62 30 37 5 45 13 53 21 61 2936 4 44 12 52 20 60 28 35 3 43 11 51 19 59 2734 2 42 10 50 18 58 26 33 1 41 9 49 17 57 25 DES解密在經(jīng)過(guò)了所有的代替、置換、異或和循環(huán)之后，你或許認(rèn)為解密算法與加密算法完全不同，且也如加密算法一樣有很強(qiáng)的混亂效果。恰恰相反，經(jīng)過(guò)精心選擇的各種操作，獲得了這樣一個(gè)非常有用的性質(zhì)：加密和解密可以使用相同的算法。DES使得用相同的函數(shù)來(lái)加密或者解密每個(gè)分組成為可能，二者唯一不同之處是密鑰的次序相反。這就是說(shuō)，如果各輪的加密密鑰分別是K1K2K3……，K16那么解密密鑰就是K16K15K14……，K1。為各輪產(chǎn)生密鑰的算法也是循環(huán)的。密鑰向右移動(dòng)，每次移動(dòng)個(gè)數(shù)為0，1，2，2，2，2，2，2，1，2，2，2，2，2，2，1。 RSA算法RSA是以三個(gè)發(fā)明者Ron Rivest,Adi Shamir和Leonard Adleman的名字命名。該算法已經(jīng)經(jīng)受住了多年深入的密碼分析，雖然密碼分析者既不能證明也不能否定RSA的安全性，但這恰恰說(shuō)明了該算法的可信度。RSA的安全性基于大數(shù)分解的難度。其公開(kāi)密鑰和私鑰是一對(duì)大素?cái)?shù)的函數(shù)。從一個(gè)公開(kāi)密鑰和密文中恢復(fù)出明文的難度等價(jià)于分解兩個(gè)大素?cái)?shù)之積。為了產(chǎn)生兩個(gè)密鑰，選擇兩個(gè)大素?cái)?shù)，p和q。為了獲得最大程度的安全性，兩個(gè)數(shù)的長(zhǎng)度一樣。計(jì)算乘積 n=pq然后隨即選取加密密鑰e，使 e和(p1)(q1)互素。最后用歐幾里德擴(kuò)展算法計(jì)算解密密鑰d，以滿足 ed mod (p1)(q1) = 1則， d=e^（1）mod((p1)(q1))d和n也是互素的。e和n是公開(kāi)密鑰，d 是私人密鑰。兩個(gè)素?cái)?shù)p和q不再需要，他們應(yīng)該被舍棄，但絕不可泄露。加密消息m時(shí)，首先將他分成比n小的數(shù)據(jù)分組（采用二進(jìn)制，選取小于n的2的最大次冪），也就是說(shuō)，p和q為100位的素?cái)?shù)，那么n將有200位，每個(gè)消息分組mi 應(yīng)小于200位長(zhǎng)。加密后的密文c，將由相同長(zhǎng)度的分組ci 組成。加密公式簡(jiǎn)化為：ci =mi^e(mod n)解密消息時(shí)，取每一個(gè)加密后的分組ci并計(jì)算mi=ci^d(mod n)由于：ci^d=(mi^e) ^d=mi^ (ed)=mi(k(p1)(q1)+1)=mi *mi(k(p1)(q1))=mi*1=mi ，全部（mod n）這個(gè)公式能恢復(fù)出明文，總結(jié)見(jiàn)表231表231 RSA解密公開(kāi)密鑰 n:兩個(gè)素?cái)?shù)p和q的乘積（p和q必需保密）e:與(p1)(q1)互素私人密鑰 d:e^(1)(mod(p1)(q1))加密 c=m^e mod n解密 m=c^d mod n消息用d加密就象用e解密一樣容易。（SHA）單向散列函數(shù)（oneway hash function）有很多名字：壓縮函數(shù)、收縮函數(shù)、消息摘要、指紋等。不管你怎么叫，它是現(xiàn)代密碼學(xué)的中心。單向散列函數(shù)是許多協(xié)議的另一個(gè)結(jié)構(gòu)模塊。散列函數(shù)就是把可變輸入（預(yù)映射）長(zhǎng)度串轉(zhuǎn)換成固定長(zhǎng)度輸出（散列值）串的一種函數(shù)。單向散列函數(shù)是在一個(gè)方向上工作的散列函數(shù)，從預(yù)映射的值很容易計(jì)算其散列值，但要是其散列值等于一個(gè)特殊值卻非常困難。好的散列函數(shù)也是無(wú)沖突的：難于產(chǎn)生兩個(gè)預(yù)映射的值，是它們的散列值相同。單向散列函數(shù)的安全性是它的單向性。 單向散列函數(shù)H（M）作用于一任意長(zhǎng)度的消息M，它返回一固定長(zhǎng)度的散列值h: h=H(M)其中h的長(zhǎng)度為m。輸入為任意長(zhǎng)度且輸出為固定長(zhǎng)度的函數(shù)有很多種，但單向散列函數(shù)還具有其單向的如下特性： 給定M，很容易計(jì)算出h給定h，根據(jù)h=H(M)很難計(jì)算M給定M，要找到另一個(gè)消息M’并滿足H（M）=H（M’）很難。單向散列函數(shù)的重要之處就是賦予M唯一的“指紋”。 SHA的描述首先將消息填充為512位的整數(shù)倍。填充方法：先添加一個(gè)1，然后填充盡量多的0使其長(zhǎng)度為512的倍數(shù)剛好減去64，最后64位表示消息填充前的長(zhǎng)度。五個(gè)32位變量初始化為：A=0x67452301B=0xefcdab89C=0x98badcfeD=0x10325476E=0xc3d2e1f0然后開(kāi)始算法的主循環(huán)。它一次處理512位消息，循環(huán)是消息中512位分組的數(shù)目。先把這五個(gè)變量復(fù)制到另外的變量中：A到a，B到b,C到c,D到d,E到e。主循環(huán)有四輪，每輪20次操作每次操作對(duì)a,b,c,d和e中的三個(gè)進(jìn)行一次非線性運(yùn)算，然后進(jìn)行與MD5中類似的移位運(yùn)算和加運(yùn)算。SHA的非線性函數(shù)集合為：ft(X,Y,Z)=(X∧Y)∨（（!X）∧Z），對(duì)于t=0至19ft(X,Y,Z)=X^Y^Z,對(duì)于t=20至39ft(X,Y,Z)=(X∧Y) ∨(X∧Z) ∨(Y∧Z),對(duì)于t=40到59ft(X,Y,Z)= X^Y^Z,對(duì)于t=60至79（其中^是異或，∧是與，∨是或，!是求反。）該算法同樣使用了四個(gè)常數(shù)：Kt=0x5a827999,對(duì)于t=0至19Kt=0x6ed9eba1,對(duì)于t=20至39Kt=0x8f1bbcdc, 對(duì)于t=40到59Kt=0xca62c1db, 對(duì)于t=60至79用下面的算法將消息分組從16個(gè)32位字（M0至M15）變成80個(gè)32位（W0至W79）:Wt=Mt,對(duì)于t=0至15Wt=（Mt3^ Mt8^ Mt14^ Mt16）1,對(duì)于t=16至79設(shè)t是操作序號(hào)（從0至79），Mt表示擴(kuò)展后消息的第t個(gè)分組，〈〈〈S表示循環(huán)左移S位，則主循環(huán)如下所示：對(duì)于t=0至79TEMP=(a5)+f t(b,c,d)+e+Wt+Kte=dd=cc=b30b=aa=TEMP wt kteidicibiaiei1di1ci1bi1ai1非線性函數(shù)530成圖241 SHA的一次運(yùn)算圖241是SHA的一次運(yùn)算過(guò)程。通過(guò)不同的移位與在MD5算法中不同階段采用不同的變量相比，兩者實(shí)現(xiàn)了同樣的目的。在這之后，a,b,c,d和e分別加上A，B，C，D和E，然后用下一數(shù)據(jù)分組繼續(xù)運(yùn)行算法，最后的輸出由A，B，C，D和E級(jí)聯(lián)而成。 由于課題還涉及到對(duì)定單的簽名認(rèn)證。所以對(duì)數(shù)字簽名進(jìn)行了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)。在文件上手寫(xiě)簽名長(zhǎng)期以來(lái)被用作作者身份的證明，或至少同意文件的內(nèi)容。簽名為什么會(huì)如此引人注目呢？（1）簽名是可信的。簽名使文件的接收者相信簽名者是慎重地在文件上簽字的。 （2）簽名不可偽造。簽名證明是簽字者而不是其他人慎重地在文件上簽字。 （3）簽名不可重用。簽名是文件的一部分，不法之徒不可能將簽名移到不同的文件上。 （4）簽名的文件是不可改變的。在文件簽名后，文件不能改變。 （5） 簽名是不可抵賴的。簽名和文件是物理的東西。簽名者事后不能聲稱他沒(méi)有簽過(guò)名。有幾種公鑰算法能用作數(shù)字簽名。在一些算法中，例如RSA，公鑰或者私鑰 都可用作加密。用你的私鑰加密文件，你就擁有安全的數(shù)字簽名?；緟f(xié)議是簡(jiǎn)單的： （1）Alice用她的私鑰對(duì)文件加密，從而對(duì)文件簽名。 （2）Alice將簽名的文件傳給Bob。 （3）Bob用Alice的公鑰解密文件，從而驗(yàn)證簽名。這個(gè)協(xié)議比以前的算法更好。不需要Trent去簽名和驗(yàn)證。他只需要證明Alice的公鑰的確是她的）。甚至協(xié)議的雙方不需要Trent來(lái)解決爭(zhēng)端；如果Bob不能完成第（3）步，那么 他知道簽名是無(wú)效的。 這個(gè)協(xié)議也滿足我們期待的特征： （1）簽名是可信的。當(dāng)Bob用Alice的公鑰驗(yàn)證信息時(shí)，他知道是由Alice簽名的。 （2）簽名是不可偽造的。只有Alice知道她的私鑰。 （3）簽名是不可重用的。簽名是文件的函數(shù)，并且不可能轉(zhuǎn)換成另外的文件。 （4）被簽名的文件是不可改變的。如果文件有任何改變，文件就不可能用Alice的公鑰驗(yàn)證。 （5）簽名是不可抵賴的。Bob不用Alice的幫助就能驗(yàn)證Alice的簽名。 在實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，采用公鑰密碼算法對(duì)長(zhǎng)文件簽名效率太低。為了節(jié)約時(shí)間，數(shù)字簽 名協(xié)議經(jīng)常和單向Hash函數(shù)一起使用。Alice并不對(duì)整個(gè)文件簽名，只對(duì)文件的Hash值簽 名。在這個(gè)協(xié)議中，單向Hash函數(shù)和數(shù)字簽名算法是事先就協(xié)商好了的。 （1）Alice產(chǎn)生文件的單向Hash值。 （2）Alice用她的私鑰對(duì)Hash加密，憑此表示對(duì)文件簽名。 （3）Alice將文件和Hash簽名送給Bob。 （4）Bob用Alice發(fā)送的文件產(chǎn)生文件的單向Hash值，然后用數(shù)字簽名算法對(duì)hash值運(yùn)算 ，同時(shí)用Alice的公鑰對(duì)簽名的Hash解密。如果簽名的hash值與自己產(chǎn)生的Hash值匹配， 簽名就是有效的。計(jì)算速度大大地提高了，并且兩個(gè)不同的文件有相同的160比特Hash值的概率為1/2 因此，使用Hash函數(shù)的簽名和文件簽名一樣安全通過(guò)把公鑰密碼和數(shù)字簽名結(jié)合起來(lái)，我們能夠產(chǎn)生一個(gè)協(xié)議，可把數(shù)字簽名的真實(shí)性和 加密的安全性合起來(lái)。想象你媽媽寫(xiě)的一封信：簽名提供了原作者的證明，而信封提供了秘