【正文】 01000000 DES算法的安全性 DES算法具有比較高安全性，到目前為止，除了用窮舉搜 索法對 DES算法進行攻擊外，還沒有發(fā)現(xiàn)更有效的辦法。 而 56位長的密鑰的窮舉空間為 256，如果一臺計算機的速 度是每一秒種檢測一百萬個密鑰，則它搜索完全部密鑰就需 要將近 。 f函數(shù)（ S盒）的設計原理未知； DESCHALL DES分組加密算法是美國政府于 1977年公布的數(shù)據(jù)加密 標準，已在銀行業(yè)和金融業(yè)使用了近二十年，自從其公布 起， DES就一直不斷地被人們研究和攻擊，它是世界上最知 名的、使用最廣泛的分組密碼算法。 目前攻擊 DES的最有效的辦法是密鑰窮舉攻擊， Verser 設計了一個密鑰窮舉攻擊程序，用以窮舉所有可能的 DES密 鑰，直至找到正確的那一個密鑰，這個計算機程序可以從 Inter上分發(fā)和下載。他把這項計劃命名為 DESCHALL，這項計劃開始時只有幾百人參與，最終吸引了 數(shù)萬名志愿者參加。每有一名新的志愿者加入， DESCHALL 小組就為其分配一部分密鑰空間讓其測試，這樣，正確的密 鑰最終會在某一名志愿者的計算機中出現(xiàn)。 1997年 1月 28日，美國的 RSA數(shù)據(jù)安全公司在 RSA安全 年會上公布了一項 “ 秘密密鑰挑戰(zhàn) ” (Secret KeyChallange)競賽，分別懸賞 $1000、 $5000、 $10000用于攻破不同密鑰長度的 RC5密碼算法，同時還懸 賞 $10000破密鑰長度為 56bits的 DES算法。 美國克羅拉多州的程序員 RockeVerser從 97年 3月 13日 起，在 Inter上數(shù)萬名志愿者的協(xié)同工作下，在 RSA挑戰(zhàn) 賽公布之后的第 140天、 DESCHALL計劃實施的第 96天， 6 月 17日的晚 10點 39分，鹽湖城 iNetZ公司的職員 Michael Sanders在他那臺主頻為奔騰 90Hz、 16M內存的 PC機上成功地解出了 DES的明文，找到了正確的密鑰。 密鑰長度 (bit) 窮舉時間 40 78秒 48 5 小時 56 59天 64 41年 72 10， 696年 80 2， 738， 199年 88 700， 978， 948年 96 179， 450， 610， 898年 112 11， 760， 475， 235， 863， 837年 128 770， 734， 505， 057， 572， 442， 069年 DESCHALL搜索速度估算 非對稱（公開）密鑰算法 公開密鑰算法（非對稱算法）的加密的密鑰和解密的密鑰不同，而且 解密密鑰不能根據(jù)加密密鑰計算出來，或者至少在可以計算的時間內不 能計算出來。 之所以叫做公開密鑰算法，是因為加密密鑰能夠公開，即陌生者能用 加密密鑰加密信息，但只有用相應的解密密鑰才能解密信息。加密密鑰 叫做公開密鑰（簡稱公鑰），解密密鑰叫做私人密鑰（簡稱私鑰）。 公開密鑰 K1加密表示為： EK1（ M） =C。公開密鑰和私人密鑰是不 同的，用相應的私人密鑰 K2解密可表示為： DK2（ C） =M。 RSA 公開密鑰加密技術 公開密鑰加密基本思想是利用求解某些數(shù)學難題的困難 性。用戶的加密密鑰與解密密鑰不再相同，理論上通過加密 密鑰求解解密密鑰是不可能的。 RSA是 由 MIT的 Rivest, Shamir amp。 Adleman 在 1977 提出最著名的且被廣泛應用的公鑰加密體制 ， RSA算 法是第一個能同時用于加密和數(shù)字簽名的算法，也易于理解 和操作。 1. RSA算法描述 加密 ： C=Me mod N, where 0≤MN 解密： M=Cd mod N 公鑰為（ e， N）， 私鑰為（ d， N） 2. RSA 密鑰產生過程 隨機選擇兩個大素數(shù) p, q 計算 N= 注意 248。(N)=(p1)(q1) 選擇 e使得 1e248。(N),且 gcd(e,248。(N))=1 解下列方程求出 d =1 mod 248。(N) 且 0≤d≤N 公布公鑰 : KU={e,N} 保存私鑰 : KR={d,N} 3. RSA 的使用 發(fā)送方要加密明文 M: 獲得接收方的公鑰 KU={e,N} 計算 : C=Me mod N, where 0≤MN 接收方解密密文 C: 使用自己的私鑰 KR={d,N} 計算 : M=Cd mod N 注意： M必須比 N小 RSA算法舉例 (1) 選擇兩個素數(shù) p=7,q=17； (2)計算 n=p*q=7x17=119。 (3)計算 φ(n)=(p1)(q1)=(71)(171)=96 (4)選擇一個隨機整數(shù) e=5，且 1eφ(n)=96， 滿足 gcd(b, φ(n))=1； 則 公鑰Pk=5； (5)計算 d， (d*e)modφ(n)=1,即 (d*5)mod 96=1， d=77； 則 私鑰 Sk=77； 設明文 P=19； 加密： 195 mod 119 = 66，傳送密文 C=66； 解密： 6677mod 119 =19，獲得明文 P=19。 習題： （ 1）取兩個質數(shù) p=11, q=13； （ 2）得到 n=p*q=143 ； （ 3）算出另一個數(shù) Φ(n) = (p1)*(q1)=120 ； （ 4）再選取一個與 Φ(n) =120互質的數(shù)，如設 e=7， 滿足： e*d=1 mod Φ(n) ，得到 d=103； （ 5） 公開密鑰（ 7 ， 143） 秘密私鑰（ 103， 143 ） （ 6）加密：設明文 x=85，用公開密鑰加密得到密文 y： y=xe mod n = 857 mod 143 = 123 （ 7）解密：用秘密私鑰計算： x=yd mod n = 123103 mod 143 = 85 RSA算法的安全性分析 密碼分析者攻擊 RSA體制的關鍵點在于如何分解 n； 若分解成功，使 n=pq 則可以算出 φ(n)=(p1)(q1)， 然后由公開的 e，解出秘密的 d 若要 RSA足夠安全， p和 q必須為足夠大的素數(shù)，使分析者 做大數(shù)分解非常困難； 模數(shù) n必須選大一些；許多標準規(guī)定 n至少為 512比特位。 RSA算法的速度 由于進行的都是大數(shù)計算，使得 RSA最快的情況也比 DES慢上倍，無 論是軟件還是硬件實現(xiàn)。速度一直是 RSA的缺陷。一般來說只用于少量 數(shù)據(jù)加密。 RSA算法是第一個能同時用于加密和數(shù)字簽名的算法，也易于理解和 操作。 RSA是被研究得最廣泛的公鑰算法，從提出到現(xiàn)在已近二十年， 經(jīng)歷了各種攻擊的考驗，逐漸為人們接受，普遍認為是目前最優(yōu)秀的公 鑰方案之一。 案例： PGP加密技術 PGP（ Pretty Good Privacy）加密技術是一個基于 RSA公鑰加密體系的郵件加密軟件，提出了公共鑰匙或不對稱文件的加密技術。 PGP簡介 PGP加密技術的創(chuàng)始人是美國的 Phil Zimmermann。他的創(chuàng)造性把把 RSA公鑰體系和傳統(tǒng)加密體系的結合起來，并且在數(shù)字簽名和密鑰認證管理機制上有巧妙的設計，因此 PGP成為目前幾乎最流行的公鑰加密軟件包。 由于 RSA算法計算量極大，在速度上不適合加密大量數(shù)據(jù)，所以 PGP實際上用來加密的不是 RSA本身，而是采用傳統(tǒng)加密算法 IDEA，IDEA加解密的速度比 RSA快得多。 PGP隨機生成一個密鑰，用 IDEA算法對明文加密，然后用 RSA算法對密鑰加密。收件人同樣是用 RSA解出隨機密鑰，再用 IEDA解出原文。這樣的鏈式加密既有 RSA算法的保密性（ Privacy）和認證性（ Authentication），又保持了IDEA算法速度快的優(yōu)勢。 PGP加密軟件 PGP加密軟件最新版本是 ，使用 潔而高效地實現(xiàn)郵件或者文件的加密、數(shù)字簽名。 。 下面的幾步全面采用默認的安裝設置，因為是第一次安裝，所以在用戶類型對話框中選擇 “ No, I am a New User” ，如圖所示。 使用 PGP產生密鑰 因為在用戶類型對話框中選擇了 “ 新用戶 ” ，在計算機啟動以后，自動提示建立PGP密鑰，如圖所示。 點擊按鈕 “ 下一步 ” ，在用戶信息對話框中輸入相應的姓名和電子郵件地址，如圖所示。 在 PGP密碼輸入框中輸入 8位以上的密碼并確認，如圖所示。 然后 PGP會自動產生 PGP密鑰，生成的密鑰如圖所示。 使用 PGP加密文件 使用 PGP可以加密本地文件，右擊要加密的文件，選擇 PGP菜單項的菜單 “ Encrypt” ，如圖所示。 系統(tǒng)自動出現(xiàn)對話框，讓用戶選擇要使用的加密密鑰，選中一個密鑰，點擊按鈕“ OK” ，如圖所示。 目標文件被加密了，在當前目錄下自動產生一個新的文件，如圖所示。 打開加密后的文件時，程序自動要求輸入密碼，輸入建立該密鑰時的密碼。如圖所示。 使用 PGP加密郵件 PGP的主要功能是加密郵件，安裝完畢后， PGP自動和 Outlook或者 Outlook Express關聯(lián)。和 Outlook Express關聯(lián)如圖所示。 利用 Outlook建立郵件，可以選擇利用 PGP進行加密和簽名，如圖所示。 數(shù)字簽名 數(shù)字簽名是一個加密的消息摘要，它是附加在被簽名消息 之后或某一特定位置上的一段簽名圖樣。數(shù)字簽名建立在公 開密鑰加密和單向安全哈希函數(shù)算法的組合基礎之上。 數(shù)字簽名的原理 1. 簽名是可信的； 2. 其他任何人均不能偽造簽名，也不能對接收或發(fā)送信息 進行篡改，偽造或冒充； 3. 簽名不可重用； 4. 簽名后的文件是不可變的； 5. 簽名不可抵賴。 若當當事雙方對簽名真?zhèn)伟l(fā)生爭執(zhí)時，能夠在公證的仲 裁者面前通過驗證來確認其真?zhèn)巍? 報文分解函數(shù) 也稱散列函數(shù)，是適應數(shù)字簽名技術的需要而產生的一種 信息摘要技術。它是一個單向哈希函數(shù)，它能從任意長度的 輸入信息中產生一個固定長度的輸出（通常是 128位）。 數(shù)據(jù) 散列函數(shù) 散列值（數(shù)據(jù)摘要） 數(shù)字簽名流程 原 始 報 文散 列 算 法散 列 算 法固 定 長 度 的 報文 摘 要數(shù) 字 簽 名私 鑰 加 密私 鑰 加 密原 始 報 文原 始 報 文數(shù) 字 簽 名固 定 長 度 的 報文 摘 要散 列算 法固 定 長 度 的 報文 摘 要公 鑰解 密是 否相 同發(fā) 送 者 A接 收 者B原 始 報 文散 列 算 法散 列 算 法固 定 長 度 的 報文 摘 要數(shù) 字 簽 名私 鑰 加 密私 鑰 加 密原 始 報 文作業(yè)： 試編程根據(jù)給出的密鑰，用列換位法對一段給出的文字進行加密。