用于文檔加密算法研究畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-07-25 06:53 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 用 m或 p表示。所有可能明文的有限集稱為明文空間，通常用 M或 P來(lái)表示。密文是明文經(jīng)加密變換后的結(jié)果，即消息被加密處理后的形式，通常用 c表示。所有可能密文的有限集稱為密文空間，通常用 C來(lái)表示。密鑰是參與密碼變換的參數(shù)，通常用 k表示。一切可能的密鑰構(gòu)成的有限集稱為密鑰空間，通常用 K表示。加密算法是將明文變換為密文的變換函數(shù)，相應(yīng)的變換過(guò)程稱為加密，即編碼的過(guò)程，通常用 E表示。解密算法是將密文恢復(fù)為明文的變換函數(shù)，相應(yīng)的變換過(guò)程稱為解密，即解碼過(guò)程，通常用 D表示。對(duì)于有實(shí)用意義的密碼體制而言，加密算法等到的密文總是能用一定的解密算法恢復(fù)出原始的明文來(lái)。而密文消息的獲取同時(shí)依賴于初始明文和密鑰的值。集美大學(xué)畢業(yè)論文 用于文檔加密算法研究5（三）加密體制分類密碼體制從原理上可分為兩大類，即單鑰或?qū)ΨQ密碼體制和雙鑰或非對(duì)稱密碼體制。對(duì)稱密碼體制 對(duì)稱密碼體制是一種傳統(tǒng)密碼體制。在對(duì)稱加密系統(tǒng)中，加密和解密采用相同的密鑰。因?yàn)榧咏饷苊荑€相同，需要通信的雙方必須選擇和保存他們共同的密鑰，各方必須信任對(duì)方不會(huì)將密鑰泄密出去，這樣就可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性。非對(duì)稱密碼體制 非對(duì)稱密碼體制也叫公鑰加密技術(shù)，該技術(shù)就是針對(duì)私鑰密碼體制的缺陷被提出來(lái)的。在公鑰加密系統(tǒng)中，加密和解密是相對(duì)獨(dú)立的，加密和解密會(huì)使用兩把不同的密鑰，加密密鑰(公開密鑰)向公眾公開，誰(shuí)都可以使用，解密密鑰(秘密密鑰)只有解密人自己知道，非法使用者根據(jù)公開的加密密鑰無(wú)法推算出解密密鑰，顧其可稱為公鑰密碼體制。如果一個(gè)人選擇并公布了他的公鑰，另外任何人都可以用這一公鑰來(lái)加密傳送給那個(gè)人的消息。私鑰是秘密保存的，只有私鑰的所有者才能利用私鑰對(duì)密文進(jìn)行解密。公鑰密碼體制的算法中最著名的代表是 RSA系統(tǒng)，公鑰密鑰的密鑰管理比較簡(jiǎn)單,并且可以方便的實(shí)現(xiàn)數(shù)字簽名和驗(yàn)證。但算法復(fù)雜,加密數(shù)據(jù)的速率較低。公鑰加密系統(tǒng)不存在對(duì)稱加密系統(tǒng)中密鑰的分配和保存問(wèn)題。公鑰加密系統(tǒng)除了用于數(shù)據(jù)加密外，還可用于數(shù)字簽名。集美大學(xué)畢業(yè)論文 用于文檔加密算法研究6三、對(duì)幾種文檔加密算法進(jìn)行介紹與研究（一）DES 算法DES算法為密碼體制中的對(duì)稱密碼體制，又被成為美國(guó)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)，是 1972年美國(guó) IBM公司研制的對(duì)稱密碼體制加密算法。其密鑰長(zhǎng)度為 56位，明文按 64位進(jìn)行分組，將分組后的明文組和 56位的密鑰按位替代或交換的方法形成密文組的加密方法。DES加密算法特點(diǎn)：分組比較短、密鑰太短、密碼生命周期短、運(yùn)算速度較慢。DES工作的基本原理是，其入口參數(shù)有三個(gè):key、data、mode。 key為加密解密使用的密鑰，data 為加密解密的數(shù)據(jù)，mode 為其工作模式。當(dāng)模式為加密模式時(shí)，明文按照 64位進(jìn)行分組，形成明文組，key 用于對(duì)數(shù)據(jù)加密，當(dāng)模式為解密模式時(shí)，key用于對(duì)數(shù)據(jù)解密。實(shí)際運(yùn)用中，密鑰只用到了 64位中的 56位，這樣才具有高的安全性。DES算法，于 1977年得到美國(guó)政府的正式許可，是一種用 56位密鑰來(lái)加密 64位數(shù)據(jù)的方法。雖然 56位密鑰的 DES算法已經(jīng)風(fēng)光不在,而且常有用 Des加密的明文被破譯的報(bào)道,但是了解一下昔日美國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)加密算法總是有益的,而且目前 DES算法得到了廣泛的應(yīng)用,在某些場(chǎng)合,仍然發(fā)揮著余熱。DES的整個(gè)體制是公開的，系統(tǒng)的安全性主要依賴于密鑰的保密，其算法主要由初始置換 IP、16 輪迭代的乘積變換、逆初始轉(zhuǎn)換 IP1及 16個(gè)子密鑰產(chǎn)生器構(gòu)成。乘積變換是 DES算法的核心部分，主要完成 DES的迭代運(yùn)算過(guò)程，它將經(jīng)過(guò) IP置換后的數(shù)據(jù)分成 32bit的左右兩組，在迭代過(guò)程中彼此左右交換位置。每次迭代時(shí)只對(duì)右邊的 32bit進(jìn)行一系列的加密變換，在此輪迭代快結(jié)束時(shí)，將左邊的 32bit與右邊得到的 32bit逐位模 2運(yùn)算，作為下一輪迭代時(shí)右邊的分段，并將原來(lái)右邊未經(jīng)變換的段直接送到左邊的寄存器中作為下一輪迭代時(shí)左邊的段。（二）國(guó)際數(shù)據(jù)加密算法 IDEAIDEA，即國(guó)際數(shù)據(jù)加密算法。它是根據(jù)中國(guó)學(xué)者朱學(xué)嘉博士與著名密碼學(xué)家James Massey于 1990年聯(lián)合提出的建議標(biāo)準(zhǔn)算法 PES改進(jìn)而來(lái)的。它的明文與密文塊都是 64bit，密鑰長(zhǎng)度為 128bit， IDEA無(wú)論是采用軟件還是硬件實(shí)現(xiàn)都比較容易，而集美大學(xué)畢業(yè)論文 用于文檔加密算法研究7且加解密速度很快。IDEA是一種由 8個(gè)相似圈和一個(gè)輸出變換組成的迭代算法。IDEA 的每個(gè)圈都由三種函數(shù)：模（216+1）乘法、模 216加法和按位異或組成。在加密之前，IDEA 通過(guò)密鑰擴(kuò)展將 128bit的密鑰擴(kuò)展為 52Byte的加密密鑰 EK，然后由 EK計(jì)算出解密密鑰 DK。EK 和 DK分為 8組半密鑰，每組長(zhǎng)度為 6Byte，前 8組密鑰用于 8圈加密，最后半組密鑰（4Byte）用于輸出變換。IDEA 的加密過(guò)程和解密過(guò)程是一樣的，只不過(guò)使用不同的密鑰（加密時(shí)用 EK，解密時(shí)用 DK）。密鑰擴(kuò)展的過(guò)程如下：1． 將 128bit的密鑰作為 EK的前 8byte；2． 將前 8byte循環(huán)左移 25bit，得到下一 8byte，將這個(gè)過(guò)程循環(huán) 7次；3． 在第 7次循環(huán)時(shí)，取前 4byte作為 EK的最后 4byte；4． 至此 52byte的 EK生成完畢。IDEA算法相對(duì)來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較新的算法，其安全性研究也在不斷進(jìn)行之中。在IDEA算法公布后不久，就有學(xué)者指出：IDEA 的密鑰擴(kuò)展算法存在缺陷，導(dǎo)致在 IDEA算法中存在大量弱密鑰類，但這個(gè)弱點(diǎn)通過(guò)簡(jiǎn)單的修改密鑰擴(kuò)展算法（加入異或算子）即可克服。（三）RSA 算法當(dāng)前最著名、應(yīng)用最廣泛的公鑰系統(tǒng) RSA是在 1978年，由美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)的Ron Rivest, Adi Shamir 和 Leonard Adleman在題為《獲得數(shù)字簽名和公開鑰密碼系統(tǒng)的方法》的論文中提出的。它是一個(gè)基于數(shù)論的非對(duì)稱(公鑰)密碼體制，是一種分組密碼體制。其名稱來(lái)自于三個(gè)發(fā)明者的姓名首字母。 它的安全性是基于大整數(shù)素因子分解的困難性，而大整數(shù)因子分解問(wèn)題是數(shù)學(xué)上的著名難題，至今沒有有效的方法予以解決，因此可以確保 RSA算法的安全性。RSA 系統(tǒng)是公鑰系統(tǒng)的最具有典型意義的方法，大多數(shù)使用公鑰密碼進(jìn)行加密和數(shù)字簽名的產(chǎn)品和標(biāo)準(zhǔn)使用的都是 RSA算法。RSA算法是第一個(gè)既能用于數(shù)據(jù)加密也能用于數(shù)字簽名的算法，因此它為公用網(wǎng)絡(luò)上信息的加密和鑒別提供了一種基本的方法
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