【正文】 序列密碼主要用于軍事、外交和其他一些重要領(lǐng)域，公開的加密方案并不多。節(jié)點(diǎn)加密是指對源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密，不對報(bào)頭加密；鏈路加密在數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行，是對相鄰節(jié)點(diǎn)之間的鏈路上所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密，在節(jié)點(diǎn)處，傳輸數(shù)據(jù)以明文形式存在，側(cè)重在通信鏈路上而不考慮信源和信宿；端到端加密的目的是對源端用戶到目的端用戶的數(shù)據(jù)提供保護(hù)，傳輸數(shù)據(jù)在傳輸過程中始終以密文形式存在。常用的算法如 RSA等。 ? 4．非對稱密碼體制的加密密碼和解密密鑰是不相同的。常用的加密算法有 DES、 IDEA。 ? 2．移位密碼、仿射密碼、維吉利亞密碼和置換密碼等是常用的古典密碼案例，雖然在現(xiàn)代科技環(huán)境下已經(jīng)過時(shí)，但它們包含的最基本變換移位和代替在現(xiàn)代分組密碼設(shè)計(jì)中仍然是最基本的變換。按加密密鑰和解密密鑰是否相同，密碼體制分為對稱密碼體制和非對稱密碼體制。 小結(jié) ? 1．密碼學(xué)的發(fā)展大致經(jīng)歷了手工加密階段、機(jī)械加密階段和計(jì)算機(jī)加密階段。 ? PGP 的創(chuàng)造性在于他把 RSA公鑰體系的方便和傳統(tǒng)加密體系的高速度結(jié)合起來，并且在數(shù)字簽名和密鑰認(rèn)證管理機(jī)制上有巧妙的設(shè)計(jì)。 PGP應(yīng)用 ? 網(wǎng)絡(luò)中，目前有很多協(xié)議采用加密機(jī)制，比較著名的有S/MIME、 IPSec以及 PGP等。由于網(wǎng)絡(luò)本身并不會(huì)知道正在傳送的數(shù)據(jù)是加密數(shù)據(jù)，這對防止拷貝網(wǎng)絡(luò)軟件和軟件泄漏也很有效。 ? 它工作在 OSI七層參考模型的第六層或第七層，由發(fā)送端自動(dòng)加密信息，并進(jìn)入 TCP/IP數(shù)據(jù)包回封，以密文的形式穿過互聯(lián)網(wǎng)，當(dāng)這些信息一旦到達(dá)目的地，將自動(dòng)重組、解密，成為明文。因此，所有節(jié)點(diǎn)在物理上必須是安全的。但在節(jié)點(diǎn)處，要先對接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，獲得路由信息，然后再使用下一個(gè)鏈路的密鑰對消息進(jìn)行加密，再進(jìn)行傳輸。 加密方式 2. 鏈路加密 ? 鏈路加密在 OSI七層參考模型的第二層，即數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行，是對相鄰節(jié)點(diǎn)之間的鏈路上所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行加密。它工作在 OSI參考模型的第一層、第二層；從實(shí)施對象來講，它僅對報(bào)文加密，而不對報(bào)頭加密，以便于傳輸路由根據(jù)其報(bào)頭的標(biāo)識(shí)進(jìn)行選擇。 ? 節(jié)點(diǎn)加密的目的是對源節(jié)點(diǎn)到目的節(jié)點(diǎn)之間的傳輸鏈路提供保護(hù)；鏈路加密的目的是保護(hù)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的鏈路信息安全；端到端加密的目的是對源端用戶到目的端用戶的數(shù)據(jù)提供保護(hù)。 ? 在傳輸過程中的數(shù)據(jù)加密稱為“通信加密”，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)加密稱為“文件加密”。該模式產(chǎn)生與明文異或運(yùn)算的密鑰流，從而產(chǎn)生密文，這一點(diǎn)與CFB大致相同，惟一差異點(diǎn)是與明文分組進(jìn)行異或的輸入部分是反復(fù)加密后得到的。 ? 在 CFB模式中，加密函數(shù) E和解密函數(shù) D相同，滿足關(guān)系：。 ? 這種模式的優(yōu)點(diǎn)是：每一個(gè)分組的加密結(jié)果受其前面所有分組內(nèi)容的影響，即使出現(xiàn)多次相同的明文，均產(chǎn)生不相同的密文；這一模式可以作為密鑰流生成器，產(chǎn)生密鑰流。 CFB需要一個(gè)初始化向量 IV，加密后與第一分組進(jìn)行異或運(yùn)算產(chǎn)生第一組密文；然后，對第一組密文加密再與第二分組進(jìn)行異或去處得第二組密文，依次類推，直至加密完畢。 ? 在 CBC模式中，加密函數(shù) E與解密函數(shù) D滿足關(guān)系：Dk(Ek(M))=M。其它每個(gè)明文分組加密之前，必須與前一個(gè)密文分組作一次異或運(yùn)算，再進(jìn)行加密 ? 該模式的優(yōu)點(diǎn)是：每一個(gè)分組的加密結(jié)果均會(huì)受其前面所有分組內(nèi)容的影響，所以即使在明文中多次出現(xiàn)相同的明文，也不會(huì)產(chǎn)生相同的密文；另外，密文內(nèi)容若遭剪貼、替換，或在網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)倪^程發(fā)生錯(cuò)誤，則其后續(xù)的密文將被破壞，無法順利解密還原，因此，這一模式很難偽造成功。 ? 在 ECB模式中，加密函數(shù) E與解密函數(shù) D滿足關(guān)系：Dk(Ek(M))=M . 密碼應(yīng)用模式 密碼應(yīng)用模式 2. 密文鏈接模式 ? 密文鏈接 (Cipher Block Chaining Code,CBC)模式，執(zhí)行方式如圖所示。 ? 該模式的優(yōu)點(diǎn)是：可以利用平行處理來加速加密 /解密運(yùn)算，且在網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)任一分組即使發(fā)生錯(cuò)誤，也不會(huì)影響到其他分組。 密碼應(yīng)用模式 1. 電子密碼本模式 ? 電子密碼本 (Electronic Code Book， ECB)是最基本的一種加密模式，分組長度為 64位。 然而 ， 在實(shí)際的使用中被加密的數(shù)據(jù)不可能只有一個(gè)分組 ， 需要分成多個(gè)分組進(jìn)行操作 。 ElGamal加密算法 (3) 解密過程 ? 接收方收到密文 (c1,c2)后，首先計(jì)算 ，再由私鑰計(jì)算 ，最后計(jì)算 ，則消息 m被恢復(fù)。然后再選一個(gè)隨機(jī)數(shù) x(1?xp1)，計(jì)算 y= gx modp ，則公鑰為 (y, g, p)，私鑰為 x。 (1) 密鑰生成 ? 首先隨機(jī)選擇一個(gè)大素?cái)?shù) p，且要求 p1有大素?cái)?shù)因子。該密碼體制既可用于加密，又可以用于數(shù)字簽名，是除了 RSA之外最有代表性的公鑰密碼體制之一。因此，可以利用數(shù)字簽名挫敗中間人攻擊。但是，該算法容易遭受中間人攻擊。 pyk BAB mod?? yk ABA mod?? BAABABABABkkkpgpykpgpyk??????modmodmodmod?????? DiffieHellman密鑰交換算法 安全性分析： ? 當(dāng)模 p較小時(shí)，很容易求離散對數(shù)；依目前的計(jì)算能力，當(dāng)模 p達(dá)到至少 150位十進(jìn)制數(shù)時(shí)，求離散對數(shù)成為一個(gè)數(shù)學(xué)難題。 ? S3 用戶 A收到 yB 后，計(jì)算 ；用戶 B收到 yA后，計(jì)算 。 DiffieHellman密鑰交換算法 算法描述： ? 設(shè)通信雙方為 A和 B，他們之間要進(jìn)行保密通信，需要協(xié)商一個(gè)密鑰，為此，他們共同選用一個(gè)大素?cái)?shù) p 和 Zp的一個(gè)本原元 g，并進(jìn)行如下操作步驟： ? S1 用戶 A產(chǎn)生隨機(jī)數(shù) α (2≤ α ≤p2), 計(jì)算 yA＝ gαmodp ，并發(fā)送 yA給用戶 B。不妨設(shè) g為素?cái)?shù) p的本原根，則g2modp ， g2modp ， … ， g2modp 兩兩不同，構(gòu)成 {1， 2， …， p1}中所有數(shù)。 ? DiffieHellman密鑰交換算法的安全性基于有限域上的離散對數(shù)難題。從 (1)的分析中得知，在 n很大的情況下，不可能從 {e, n}中求得 d，也不可能在已知 c和{e, n}的情況下求得 d或 m。要安全使用 RSA，應(yīng)當(dāng)采用足夠大的大整數(shù) n。因?yàn)橐坏┣蟮?n的兩個(gè)素因子 p和 q，那么立即可得 n的歐拉數(shù) ，再利用歐幾里德擴(kuò)展算法求出 RSA 的私鑰 的私鑰。如果要求 n很大，則攻擊者將其成功地分解為 是困難的。 p, q是秘密參數(shù)，需要保密，如不需要保存，可銷毀 RSA密碼算法 (2) 加密過程 ? 加密時(shí)要使用接收方的公鑰，不妨設(shè)接收方的公鑰為 e，明文 m滿足 0≤mn（否則需要進(jìn)行分組），計(jì)算 c= ms mod n ， c為密文。它是第一個(gè)既能用于數(shù)據(jù)加密，也通用數(shù)字簽名的公開密鑰密碼算法。 非對稱密碼體制 ? RSA密碼算法 ? DiffieHellman密鑰交換算法 ? ElGamal加密算法 RSA密碼算法 ? RSA密碼算法是美國麻省理工學(xué)院的 Rivest, Shamir和 Adleman三位學(xué)者于 1978年提出的。 ? 指讓明文中的每一位 (包括密鑰的每一位 )直接或間接影響輸出密文中的許多位，以便隱蔽明文的統(tǒng)計(jì)特性。 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES ? 1971年末 IBM公司提出了一種稱為 Luciffer的密碼算法 ? 1977年 7月 15日該算法被正式采納作為美國聯(lián)邦信息處理標(biāo)準(zhǔn)生效，即數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（ Data Encryption Standard， DES）。不難算出，丟掉了其中 8的整數(shù)倍位置上的比特位，轉(zhuǎn)換選擇 1后的變換結(jié)果是 56位。右圖是各輪子密鑰產(chǎn)生的流程圖。 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES 3. 子密鑰的生成 ? 初始密鑰長度為 64位，但每個(gè)第 8位是奇偶校驗(yàn)位，分布在第 12 3 4 56和 64位的位置上，目的是用來檢錯(cuò)，實(shí)際的初始密鑰長度是 56位