时间:2023-03-10 14:57:45
序论:在您撰写加密技术论文时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
关键词:混沌的基本原理加密算法性能评估
一、混沌的基本原理
混沌是一种复杂的非线性、非平衡的动力学过程,其特点为:(1)混沌系统的行为是许多有序行为的集合,而每个有序分量在正常条件下,都不起主导作用;(2)混沌看起来似为随机,但都是确定的;(3)混沌系统对初始条件极为敏感,对于两个相同的混沌系统,若使其处于稍异的初态就会迅速变成完全不同的状态。
1963年,美国气象学家洛伦兹(Lorenz)提出混沌理论,认为气候从本质上是不可预测的,最微小的条件改变将会导致巨大的天气变化,这就是著名的“蝴蝶效应”。此后混沌在各个领域都得到了不同程度的运用。20世纪80年代开始,短短的二十几年里,混沌动力学得到了广泛的应用和发展。
二、混沌在加密算法中的应用
混沌系统由于对初值的敏感性,很小的初值误差就能被系统放大,因此,系统的长期性是不可预测的;又因为混沌序列具有很好的统计特性,所以它可以产生随机数列,这些特性很适合于序列加密技术。信息论的奠基人美国数学家Shannon指出:若能以某种方式产生一随机序列,这一序列由密钥所确定,任何输入值一个微小变化对输出都具有相当大影响,则利用这样的序列就可以进行加密。混沌系统恰恰符合这种要求。
混沌系统的特性使得它在数值分布上不符合概率统计学原理,得不到一个稳定的概率分布特征;另外,混沌数集是实数范围,还可以推广到复数范围。因此,从理论上讲,利用混沌原理对数据进行加密,可以防范频率分析攻击、穷举攻击等攻击方法,使得密码难于分析、破译。
从1992年至今,混沌保密通信经历了四代。混沌掩盖和混沌键控属于第一代混沌保密通信技术,安全性能非常低,实用性大大折扣。混沌调制属于第二代混沌保密通信技术,尽管第二代系统的安全性能比第一代高,但是仍然达不到满意的程度。混沌加密技术属于第三代混沌保密通信,该类方法将混沌和密码学的优点结合起来,具有非常高的安全性能。基于脉冲同步的混沌通信则属于第四代混沌保密通信。
三、混沌加密算法的性能评估
参考美国国家标准与技术协会(NIST)的评判规则LNIST的评判规则大体分为三个部分:安全性、代价和算法实现特性。介绍了一种基于Lorenz系统的混沌加密算法,以此标准分析了其性能,并将其与当前通用加密算法进行比较。
1.安全性分析
首先,混沌系统对初始值和参数非常敏感,可以提供很大的密钥集合,完全满足加密的需要。通过对混沌系统生成的二进制序列进行检验,0和1的分布均匀,游程符合随机数要求,可以认为是随机序列。其次,混沌加密属于流密码,对分组加密的攻击方法是无效的。同时,对选择明文ˆ密文攻击方法,由于混沌的单向性和混沌信号的迭代处理,异或操作后密钥流的推断几乎不可能。
一:数据加密方法
在传统上,我们有几种方法来加密数据流。所有这些方法都可以用软件很容易的实现,但是当我们只知道密文的时候,是不容易破译这些加密算法的(当同时有原文和密文时,破译加密算法虽然也不是很容易,但已经是可能的了)。最好的加密算法对系统性能几乎没有影响,并且还可以带来其他内在的优点。例如,大家都知道的pkzip,它既压缩数据又加密数据。又如,dbms的一些软件包总是包含一些加密方法以使复制文件这一功能对一些敏感数据是无效的,或者需要用户的密码。所有这些加密算法都要有高效的加密和解密能力。
幸运的是,在所有的加密算法中最简单的一种就是“置换表”算法,这种算法也能很好达到加密的需要。每一个数据段(总是一个字节)对应着“置换表”中的一个偏移量,偏移量所对应的值就输出成为加密后的文件。加密程序和解密程序都需要一个这样的“置换表”。事实上,80x86cpu系列就有一个指令‘xlat’在硬件级来完成这样的工作。这种加密算法比较简单,加密解密速度都很快,但是一旦这个“置换表”被对方获得,那这个加密方案就完全被识破了。更进一步讲,这种加密算法对于黑客破译来讲是相当直接的,只要找到一个“置换表”就可以了。这种方法在计算机出现之前就已经被广泛的使用。
对这种“置换表”方式的一个改进就是使用2个或者更多的“置换表”,这些表都是基于数据流中字节的位置的,或者基于数据流本身。这时,破译变的更加困难,因为黑客必须正确的做几次变换。通过使用更多的“置换表”,并且按伪随机的方式使用每个表,这种改进的加密方法已经变的很难破译。比如,我们可以对所有的偶数位置的数据使用a表,对所有的奇数位置使用b表,即使黑客获得了明文和密文,他想破译这个加密方案也是非常困难的,除非黑客确切的知道用了两张表。
与使用“置换表”相类似,“变换数据位置”也在计算机加密中使用。但是,这需要更多的执行时间。从输入中读入明文放到一个buffer中,再在buffer中对他们重排序,然后按这个顺序再输出。解密程序按相反的顺序还原数据。这种方法总是和一些别的加密算法混合使用,这就使得破译变的特别的困难,几乎有些不可能了。例如,有这样一个词,变换起字母的顺序,slient可以变为listen,但所有的字母都没有变化,没有增加也没有减少,但是字母之间的顺序已经变化了。
但是,还有一种更好的加密算法,只有计算机可以做,就是字/字节循环移位和xor操作。如果我们把一个字或字节在一个数据流内做循环移位,使用多个或变化的方向(左移或右移),就可以迅速的产生一个加密的数据流。这种方法是很好的,破译它就更加困难!而且,更进一步的是,如果再使用xor操作,按位做异或操作,就就使破译密码更加困难了。如果再使用伪随机的方法,这涉及到要产生一系列的数字,我们可以使用fibbonaci数列。对数列所产生的数做模运算(例如模3),得到一个结果,然后循环移位这个结果的次数,将使破译次密码变的几乎不可能!但是,使用fibbonaci数列这种伪随机的方式所产生的密码对我们的解密程序来讲是非常容易的。
在一些情况下,我们想能够知道数据是否已经被篡改了或被破坏了,这时就需要产生一些校验码,并且把这些校验码插入到数据流中。这样做对数据的防伪与程序本身都是有好处的。但是感染计算机程序的病毒才不会在意这些数据或程序是否加过密,是否有数字签名。所以,加密程序在每次load到内存要开始执行时,都要检查一下本身是否被病毒感染,对与需要加、解密的文件都要做这种检查!很自然,这样一种方法体制应该保密的,因为病毒程序的编写者将会利用这些来破坏别人的程序或数据。因此,在一些反病毒或杀病毒软件中一定要使用加密技术。
循环冗余校验是一种典型的校验数据的方法。对于每一个数据块,它使用位循环移位和xor操作来产生一个16位或32位的校验和,这使得丢失一位或两个位的错误一定会导致校验和出错。这种方式很久以来就应用于文件的传输,例如xmodem-crc。这是方法已经成为标准,而且有详细的文档。但是,基于标准crc算法的一种修改算法对于发现加密数据块中的错误和文件是否被病毒感染是很有效的。
二.基于公钥的加密算法
一个好的加密算法的重要特点之一是具有这种能力:可以指定一个密码或密钥,并用它来加密明文,不同的密码或密钥产生不同的密文。这又分为两种方式:对称密钥算法和非对称密钥算法。所谓对称密钥算法就是加密解密都使用相同的密钥,非对称密钥算法就是加密解密使用不同的密钥。非常著名的pgp公钥加密以及rsa加密方法都是非对称加密算法。加密密钥,即公钥,与解密密钥,即私钥,是非常的不同的。从数学理论上讲,几乎没有真正不可逆的算法存在。例如,对于一个输入‘a’执行一个操作得到结果‘b’,那么我们可以基于‘b’,做一个相对应的操作,导出输入‘a’。在一些情况下,对于每一种操作,我们可以得到一个确定的值,或者该操作没有定义(比如,除数为0)。对于一个没有定义的操作来讲,基于加密算法,可以成功地防止把一个公钥变换成为私钥。因此,要想破译非对称加密算法,找到那个唯一的密钥,唯一的方法只能是反复的试验,而这需要大量的处理时间。
rsa加密算法使用了两个非常大的素数来产生公钥和私钥。即使从一个公钥中通过因数分解可以得到私钥,但这个运算所包含的计算量是非常巨大的,以至于在现实上是不可行的。加密算法本身也是很慢的,这使得使用rsa算法加密大量的数据变的有些不可行。这就使得一些现实中加密算法都基于rsa加密算法。pgp算法(以及大多数基于rsa算法的加密方法)使用公钥来加密一个对称加密算法的密钥,然后再利用一个快速的对称加密算法来加密数据。这个对称算法的密钥是随机产生的,是保密的,因此,得到这个密钥的唯一方法就是使用私钥来解密。
我们举一个例子:假定现在要加密一些数据使用密钥‘12345’。利用rsa公钥,使用rsa算法加密这个密钥‘12345’,并把它放在要加密的数据的前面(可能后面跟着一个分割符或文件长度,以区分数据和密钥),然后,使用对称加密算法加密正文,使用的密钥就是‘12345’。当对方收到时,解密程序找到加密过的密钥,并利用rsa私钥解密出来,然后再确定出数据的开始位置,利用密钥‘12345’来解密数据。这样就使得一个可靠的经过高效加密的数据安全地传输和解密。
一些简单的基于rsa算法的加密算法可在下面的站点找到:
ftp://ftp.funet.fi/pub/crypt/cryptography/asymmetric/rsa
三.一个崭新的多步加密算法
现在又出现了一种新的加密算法,据说是几乎不可能被破译的。这个算法在1998年6月1日才正式公布的。下面详细的介绍这个算法:
使用一系列的数字(比如说128位密钥),来产生一个可重复的但高度随机化的伪随机的数字的序列。一次使用256个表项,使用随机数序列来产生密码转表,如下所示:
把256个随机数放在一个距阵中,然后对他们进行排序,使用这样一种方式(我们要记住最初的位置)使用最初的位置来产生一个表,随意排序的表,表中的数字在0到255之间。如果不是很明白如何来做,就可以不管它。但是,下面也提供了一些原码(在下面)是我们明白是如何来做的。现在,产生了一个具体的256字节的表。让这个随机数产生器接着来产生这个表中的其余的数,以至于每个表是不同的。下一步,使用"shotguntechnique"技术来产生解码表。基本上说,如果a映射到b,那么b一定可以映射到a,所以b[a[n]]=n.(n是一个在0到255之间的数)。在一个循环中赋值,使用一个256字节的解码表它对应于我们刚才在上一步产生的256字节的加密表。
使用这个方法,已经可以产生这样的一个表,表的顺序是随机,所以产生这256个字节的随机数使用的是二次伪随机,使用了两个额外的16位的密码.现在,已经有了两张转换表,基本的加密解密是如下这样工作的。前一个字节密文是这个256字节的表的索引。或者,为了提高加密效果,可以使用多余8位的值,甚至使用校验和或者crc算法来产生索引字节。假定这个表是256*256的数组,将会是下面的样子:
crypto1=a[crypto0][value]
变量''''crypto1''''是加密后的数据,''''crypto0''''是前一个加密数据(或着是前面几个加密数据的一个函数值)。很自然的,第一个数据需要一个“种子”,这个“种子”是我们必须记住的。如果使用256*256的表,这样做将会增加密文的长度。或者,可以使用你产生出随机数序列所用的密码,也可能是它的crc校验和。顺便提及的是曾作过这样一个测试:使用16个字节来产生表的索引,以128位的密钥作为这16个字节的初始的"种子"。然后,在产生出这些随机数的表之后,就可以用来加密数据,速度达到每秒钟100k个字节。一定要保证在加密与解密时都使用加密的值作为表的索引,而且这两次一定要匹配。
加密时所产生的伪随机序列是很随意的,可以设计成想要的任何序列。没有关于这个随机序列的详细的信息,解密密文是不现实的。例如:一些ascii码的序列,如“eeeeeeee"可能被转化成一些随机的没有任何意义的乱码,每一个字节都依赖于其前一个字节的密文,而不是实际的值。对于任一个单个的字符的这种变换来说,隐藏了加密数据的有效的真正的长度。
如果确实不理解如何来产生一个随机数序列,就考虑fibbonacci数列,使用2个双字(64位)的数作为产生随机数的种子,再加上第三个双字来做xor操作。这个算法产生了一系列的随机数。算法如下:
unsignedlongdw1,dw2,dw3,dwmask;
inti1;
unsignedlongarandom[256];
dw1={seed#1};
dw2={seed#2};
dwmask={seed#3};
//thisgivesyou332-bit"seeds",or96bitstotal
for(i1=0;i1<256;i1++)
{
dw3=(dw1+dw2)^dwmask;
arandom[i1]=dw3;
dw1=dw2;
dw2=dw3;
}
如果想产生一系列的随机数字,比如说,在0和列表中所有的随机数之间的一些数,就可以使用下面的方法:
int__cdeclmysortproc(void*p1,void*p2)
{
unsignedlong**pp1=(unsignedlong**)p1;
unsignedlong**pp2=(unsignedlong**)p2;
if(**pp1<**pp2)
return(-1);
elseif(**pp1>*pp2)
return(1);
return(0);
}
...
inti1;
unsignedlong*aprandom[256];
unsignedlongarandom[256];//samearrayasbefore,inthiscase
intaresult[256];//resultsgohere
for(i1=0;i1<256;i1++)
{
aprandom[i1]=arandom+i1;
}
//nowsortit
qsort(aprandom,256,sizeof(*aprandom),mysortproc);
//finalstep-offsetsforpointersareplacedintooutputarray
for(i1=0;i1<256;i1++)
{
aresult[i1]=(int)(aprandom[i1]-arandom);
}
...
变量''''aresult''''中的值应该是一个排过序的唯一的一系列的整数的数组,整数的值的范围均在0到255之间。这样一个数组是非常有用的,例如:对一个字节对字节的转换表,就可以很容易并且非常可靠的来产生一个短的密钥(经常作为一些随机数的种子)。这样一个表还有其他的用处,比如说:来产生一个随机的字符,计算机游戏中一个物体的随机的位置等等。上面的例子就其本身而言并没有构成一个加密算法,只是加密算法一个组成部分。
作为一个测试,开发了一个应用程序来测试上面所描述的加密算法。程序本身都经过了几次的优化和修改,来提高随机数的真正的随机性和防止会产生一些短的可重复的用于加密的随机数。用这个程序来加密一个文件,破解这个文件可能会需要非常巨大的时间以至于在现实上是不可能的。
四.结论:
由于在现实生活中,我们要确保一些敏感的数据只能被有相应权限的人看到,要确保信息在传输的过程中不会被篡改,截取,这就需要很多的安全系统大量的应用于政府、大公司以及个人系统。数据加密是肯定可以被破解的,但我们所想要的是一个特定时期的安全,也就是说,密文的破解应该是足够的困难,在现实上是不可能的,尤其是短时间内。
参考文献:
1.pgp!/
cyberknights(newlink)/cyberkt/
(oldlink:/~merlin/knights/)
2.cryptochamberjyu.fi/~paasivir/crypt/
3.sshcryptographa-z(includesinfoonsslandhttps)ssh.fi/tech/crypto/
4.funet''''cryptologyftp(yetanotherfinlandresource)ftp://ftp.funet.fi/pub/crypt/
agreatenigmaarticle,howthecodewasbrokenbypolishscientists
/nbrass/1enigma.htm
5.ftpsiteinukftp://sable.ox.ac.uk/pub/crypto/
6.australianftpsiteftp://ftp.psy.uq.oz.au/pub/
7.replayassociatesftparchiveftp://utopia.hacktic.nl/pub/replay/pub/crypto/
8.rsadatasecurity(whynotincludethemtoo!)/
计算机网络安全的威胁的形式多种多样,主要包括:①来源威胁。现在的计算机操作系统、网络系统几乎都是从国外引进的,具有一定的安全威胁。②环境威胁。我国关于网络治安的法律还不完善,网络技术本身也有很多不完善的地方。③病毒威胁。计算机病毒具有很强的破坏性,对计算机网络安全来说是一个很大的威胁。④网络人员威胁。网络管理员是离网络机密最近的人,他们的素质和人品对计算机网络安全有很大的影响。⑤设备故障威胁。设备故障通信就会中断,这对网络系统的安全也会产生很大的影响⑥传输渠道威胁。网络信息在传输过程中有被窃取、篡改、伪造的危险。计算机网络安全中主要存在三种隐患:①电子邮件隐患。电子邮件在我们的生活中应用非常广泛,但是,其中隐藏着非常大的隐患。网络黑客们很可能会通过发垃圾邮件的方式,使用户的邮箱爆满,影响用户邮箱的正常使用。②口令入侵隐患。口令入侵隐患是指网络黑客们通过非法途径入侵用户的口令,对用户的电脑实行攻击。③网址欺骗隐患。网络欺骗隐患是指网络黑客们通过篡改网页和网址的信息,使用户访问网站的时候出现网络安全漏洞,然后,网络黑客们就会利用这些网络安全漏洞对用户的电脑实行攻击。
2计算机网络安全技术的分析
2.1加密技术
加密技术是计算机网络安全技术的重要组成部分,一般分为对称加密技术、非对称加密技术和RSA算法三种。对称加密技术中信息的加密和解密使用的钥匙是相同的,一般称为“SessionKey”。只要在交换阶段不泄露自己的私有密匙,就可以保证计算机系统的机密性。但是,这种加密技术也存在着不足之处,交换双方共有使用一把私有密匙,所有的信息都是通过这把私有密匙传递的,不是很安全。在飞对称加密技术中,密匙分为公开密匙和私有密匙两个,公开密匙用来加密,私有密匙用来解密。公开密匙可以公布,私有密匙只有交换双方知道,安全性更有保证。RSA算法是Rivest、Shamir和Adleman提出出的第一个完整的公钥密码体制,至今为止,还没人找到一个有效的算法来分解两大素数之积,安全性有保障。
2.2防病毒技术
计算机病毒是网络系统中最大的攻击者,具有很强的传染性和破坏力。而且,一旦计算机病毒发动攻击,就会造成很大的影响。防病毒技术主要包括三种:预防技术、检测技术和消除技术。预防技术主要是指在利用一定的安全技术手段防御病毒破坏计算机系统,包括对未知病毒和已知病毒的预防,主要包括读写控制技术、系统监控技术、加密可执行程序等等。检测技术主要是指利用计算机安全技术检测计算机技术的一种技术,主要包括检测计算机病毒特征的检测技术和检测文件自身的技术两种计算机检测技术。消除技术主要是指通过分析计算机病毒,开发出消除计算机病毒并恢复原文件的一种技术。
2.3PKI技术
PKI技术是PublieKeyInfrastueture,即公钥基础设施的意思。PKI技术主要是指使用数字证书和公开密匙两种方式对网络系统安全进行双重保护,而且还会对数字证书持有者进行验证的一种技术。。PKI技术会提供认证、加密、完整、安全通信、特权管理、密钥管理等服务。PKI技术是计算机网络安全技术的核心,在电子商务中也得到广泛的应用。
2.4防火墙技术
防火墙主要是指设置在不懂网络安全区域之间的唯一出入口,防火墙本身具有很强的抗攻击能力,为计算机系统提供信息安全服务,抗御网络黑客们的入侵。防火墙的形式各种各样,但是,防火墙主要可以分为两大类:“包过滤型”和“应用型”。“包过滤型”是对数据包的包头源地址、目的地址、端口号和协议类型等进行过滤,通过的就转发到与之相对应的目的地,未通过的就丢弃“。应用型”是先对网络信息流进行阻断,然后利用专用的程序对网络信息流进行监视和控制。
2.5安全隔离技术
安全隔离技术主要是指将计算机网络中的有害攻击阻隔在可信的网络区域之外,在确信计算机网络可信区域内部的信息不泄露的情况下,进行计算机网络之间的信息交换的技术。安全隔离技术发展到现在,一共经历五个阶段:完全的隔离、硬件卡隔离、数据转播隔离、空气开关隔离、安全通道隔离。其中安全通道隔离是现代安全隔离技术发展的主要方向。
3结束语
首先是对称加密技术。对称加密技术是用相同的钥匙对信息进行加密和解锁,换言之就是一把钥匙开一把锁。这种加密方法使加密过程得到了简化,交换信息的双方不需要互相交换和研究专用的加密方法。在交换阶段一定要确保私有钥匙没有被泄漏,才可以保证报文的机密性和完整性。但是这种技术还是存在一些不足,如假设交换的一方对应的是多个交换对象,那么他就一定要维护多把钥匙。其次是非对称加密技术。密钥在非对称加密中被分解成私有密钥和公开密钥。这种技术当前被广泛的应用在了身份确认和数据签名等领域。
2网络安全技术发展呈现出的现状
2.1我国不具备自主研发的软件核心技术
数据库、操作系统以及CPU是网络安全核心其中最为主要的三个部分。现阶段,虽然大多数企业都已经在建设和维护网络安全方面消耗了大量的资金,但是,由于大部分的网络设备及软件都不是我国自主研发的,而是从国外进口的,这就导致我国的网络安全技术难以跟上时展的脚步,在处于这种竞争劣势下,就极易成为别国窃听和打击的对象。除此之外,国外一些杀毒系统和操作系统的开发商几乎已经在将中国的软件市场垄断。基于上述这些情况,我国一定要进一步加快研发软件核心技术的速度,根据我国发展的实际情况,将能够确保我国网络安全运营的软件技术有效地开发出来。
2.2安全技术不具备较高的防护能力
我国的各个企事业单位在现阶段都几乎已经建立起了专属网站,并且,电子商务也正处在快速发展的状态之中。但是,所应用的系统大部分都处在没有设防的状态中,所以很有可能会埋下各种各样的安全隐患。并且在进行网络假设的过程中,大多数企业没有及时采取各种技术防范措施来确保网络的安全。
2.3高素质的技术人才比较欠缺
由于互联网通信成本相对较低,因此,服务器和配置器的种类变得越来越多,功能也变得更加完善,性能也变得更好。但是,不管是人才数量方面或者是专业水平方面,其专业技术人员都难以对当今的网络安全需要形成更好的适应性。此外,网络管理人员不具备较强的安全管理导向能力,如,当计算机系统出现崩溃的情况时,网络管理人员难以及时有效地提出有效的解决对策。
3网络安全技术的发展趋势
3.1深度分析计算机网络安全内容
各种类型不同的网络安全威胁因素随着互联网络技术的不断发展而出现。相应地网络安全技术也一定要不断获得提升和发展。加强识别网络安全技术的方法主要包括以下几点:第一,要以安全防护的相关内容为出发点,加强分析网络安全技术深度防护的力度,主要是对网络安全行为的内容和网络安全防护的匹配这两个方面进行分析。基于特征库签名的深度报文的特征匹配是当前比较常用的一种安全防护分析方法,即根据报文的深度内容展开有针对性的分析,利用这种途径来获取网络安全攻击的特征,并利用特征库对匹配的网络攻击内容进行搜索,同时还要及时采取相应的防御措施。还有,基于安全防护的职能分析以及基于网络行为的模型学习也同样是一种较好的网络安全技术手段,即通过模拟具有特征性的网络行为以及分析网络行为的特征获取网络攻击行为的提前预警,这样就可以为保护计算机网络系统有力的条件。
3.2把网络安全产业链转变成生态环境
产业价值链在近几年时间里随着不断发展的计算机技术及行业也相应的发生了巨大的变化,它的价值链变得越来越复杂。此外,生态环境的变化速度已经在很大程度上超过了预期环境的变化速度,按照这种趋势发展下去,在未来网络技术发展的过程中,各个参与方一定要加强自身对市场要求的适应能力。
3.3网络安全技术将会朝着自动化和智能化的方向发展
我国现阶段的网络安全技术要得到优化需要经历一个长期的过程,它贯穿于网络发展的始终。此外,智能化的网络优化手段已经开始逐步取代人工化的网络优化手段。同时,还可以将网络优化知识库建立起来,进而针对一些存在于网络运行中的质量问题,将更多切实可行的解决措施提供给网络管理者。所以,国内网络安全技术在未来几年时间里会在IMS的基础上将固定的NGN技术研制出来。这项技术的成功研制能够给企事业的发展提供更丰富的业务支持。
3.4朝着网络大容量的方向发展
国内互联网的业务量在近几年时间里呈现出迅猛增长的态势,尤其是针对那些IP为主的数据业务而言,对交换机以及路由器的处理能力均提出了较高的要求。因为想要对语音、图像等业务需求形成更好的满足,因此,要求IP网络一定要具备较强的包转发和处理能力,那么,未来的网络在不出意外的情况下一定会朝着大容量的方向发展。国内网络在今后发展的过程中,一定要广泛应用硬件交换、分组转发引擎,促使网络系统的整体性能得到切实提升。
4结语
一:数据加密方法
在传统上,我们有几种方法来加密数据流。所有这些方法都可以用软件很容易的实现,但是当我们只知道密文的时候,是不容易破译这些加密算法的(当同时有原文和密文时,破译加密算法虽然也不是很容易,但已经是可能的了)。最好的加密算法对系统性能几乎没有影响,并且还可以带来其他内在的优点。例如,大家都知道的pkzip,它既压缩数据又加密数据。又如,dbms的一些软件包总是包含一些加密方法以使复制文件这一功能对一些敏感数据是无效的,或者需要用户的密码。所有这些加密算法都要有高效的加密和解密能力。
幸运的是,在所有的加密算法中最简单的一种就是“置换表”算法,这种算法也能很好达到加密的需要。每一个数据段(总是一个字节)对应着“置换表”中的一个偏移量,偏移量所对应的值就输出成为加密后的文件。加密程序和解密程序都需要一个这样的“置换表”。事实上,80x86cpu系列就有一个指令‘xlat’在硬件级来完成这样的工作。这种加密算法比较简单,加密解密速度都很快,但是一旦这个“置换表”被对方获得,那这个加密方案就完全被识破了。更进一步讲,这种加密算法对于黑客破译来讲是相当直接的,只要找到一个“置换表”就可以了。这种方法在计算机出现之前就已经被广泛的使用。
对这种“置换表”方式的一个改进就是使用2个或者更多的“置换表”,这些表都是基于数据流中字节的位置的,或者基于数据流本身。这时,破译变的更加困难,因为黑客必须正确的做几次变换。通过使用更多的“置换表”,并且按伪随机的方式使用每个表,这种改进的加密方法已经变的很难破译。比如,我们可以对所有的偶数位置的数据使用a表,对所有的奇数位置使用b表,即使黑客获得了明文和密文,他想破译这个加密方案也是非常困难的,除非黑客确切的知道用了两张表。
与使用“置换表”相类似,“变换数据位置”也在计算机加密中使用。但是,这需要更多的执行时间。从输入中读入明文放到一个buffer中,再在buffer中对他们重排序,然后按这个顺序再输出。解密程序按相反的顺序还原数据。这种方法总是和一些别的加密算法混合使用,这就使得破译变的特别的困难,几乎有些不可能了。例如,有这样一个词,变换起字母的顺序,slient可以变为listen,但所有的字母都没有变化,没有增加也没有减少,但是字母之间的顺序已经变化了。
但是,还有一种更好的加密算法,只有计算机可以做,就是字/字节循环移位和xor操作。如果我们把一个字或字节在一个数据流内做循环移位,使用多个或变化的方向(左移或右移),就可以迅速的产生一个加密的数据流。这种方法是很好的,破译它就更加困难!而且,更进一步的是,如果再使用xor操作,按位做异或操作,就就使破译密码更加困难了。如果再使用伪随机的方法,这涉及到要产生一系列的数字,我们可以使用fibbonaci数列。对数列所产生的数做模运算(例如模3),得到一个结果,然后循环移位这个结果的次数,将使破译次密码变的几乎不可能!但是,使用fibbonaci数列这种伪随机的方式所产生的密码对我们的解密程序来讲是非常容易的。
在一些情况下,我们想能够知道数据是否已经被篡改了或被破坏了,这时就需要产生一些校验码,并且把这些校验码插入到数据流中。这样做对数据的防伪与程序本身都是有好处的。但是感染计算机程序的病毒才不会在意这些数据或程序是否加过密,是否有数字签名。所以,加密程序在每次load到内存要开始执行时,都要检查一下本身是否被病毒感染,对与需要加、解密的文件都要做这种检查!很自然,这样一种方法体制应该保密的,因为病毒程序的编写者将会利用这些来破坏别人的程序或数据。因此,在一些反病毒或杀病毒软件中一定要使用加密技术。
循环冗余校验是一种典型的校验数据的方法。对于每一个数据块,它使用位循环移位和xor操作来产生一个16位或32位的校验和,这使得丢失一位或两个位的错误一定会导致校验和出错。这种方式很久以来就应用于文件的传输,例如xmodem-crc。这是方法已经成为标准,而且有详细的文档。但是,基于标准crc算法的一种修改算法对于发现加密数据块中的错误和文件是否被病毒感染是很有效的。
二.基于公钥的加密算法
一个好的加密算法的重要特点之一是具有这种能力:可以指定一个密码或密钥,并用它来加密明文,不同的密码或密钥产生不同的密文。这又分为两种方式:对称密钥算法和非对称密钥算法。所谓对称密钥算法就是加密解密都使用相同的密钥,非对称密钥算法就是加密解密使用不同的密钥。非常著名的pgp公钥加密以及rsa加密方法都是非对称加密算法。加密密钥,即公钥,与解密密钥,即私钥,是非常的不同的。从数学理论上讲,几乎没有真正不可逆的算法存在。例如,对于一个输入‘a’执行一个操作得到结果‘b’,那么我们可以基于‘b’,做一个相对应的操作,导出输入‘a’。在一些情况下,对于每一种操作,我们可以得到一个确定的值,或者该操作没有定义(比如,除数为0)。对于一个没有定义的操作来讲,基于加密算法,可以成功地防止把一个公钥变换成为私钥。因此,要想破译非对称加密算法,找到那个唯一的密钥,唯一的方法只能是反复的试验,而这需要大量的处理时间。
rsa加密算法使用了两个非常大的素数来产生公钥和私钥。即使从一个公钥中通过因数分解可以得到私钥,但这个运算所包含的计算量是非常巨大的,以至于在现实上是不可行的。加密算法本身也是很慢的,这使得使用rsa算法加密大量的数据变的有些不可行。这就使得一些现实中加密算法都基于rsa加密算法。pgp算法(以及大多数基于rsa算法的加密方法)使用公钥来加密一个对称加密算法的密钥,然后再利用一个快速的对称加密算法来加密数据。这个对称算法的密钥是随机产生的,是保密的,因此,得到这个密钥的唯一方法就是使用私钥来解密。
我们举一个例子:假定现在要加密一些数据使用密钥‘12345’。利用rsa公钥,使用rsa算法加密这个密钥‘12345’,并把它放在要加密的数据的前面(可能后面跟着一个分割符或文件长度,以区分数据和密钥),然后,使用对称加密算法加密正文,使用的密钥就是‘12345’。当对方收到时,解密程序找到加密过的密钥,并利用rsa私钥解密出来,然后再确定出数据的开始位置,利用密钥‘12345’来解密数据。这样就使得一个可靠的经过高效加密的数据安全地传输和解密。
一些简单的基于rsa算法的加密算法可在下面的站点找到:
ftp://ftp.funet.fi/pub/crypt/cryptography/asymmetric/rsa
三.一个崭新的多步加密算法
现在又出现了一种新的加密算法,据说是几乎不可能被破译的。这个算法在1998年6月1日才正式公布的。下面详细的介绍这个算法:
使用一系列的数字(比如说128位密钥),来产生一个可重复的但高度随机化的伪随机的数字的序列。一次使用256个表项,使用随机数序列来产生密码转表,如下所示:
把256个随机数放在一个距阵中,然后对他们进行排序,使用这样一种方式(我们要记住最初的位置)使用最初的位置来产生一个表,随意排序的表,表中的数字在0到255之间。如果不是很明白如何来做,就可以不管它。但是,下面也提供了一些原码(在下面)是我们明白是如何来做的。现在,产生了一个具体的256字节的表。让这个随机数产生器接着来产生这个表中的其余的数,以至于每个表是不同的。下一步,使用"shotguntechnique"技术来产生解码表。基本上说,如果a映射到b,那么b一定可以映射到a,所以b[a[n]]=n.(n是一个在0到255之间的数)。在一个循环中赋值,使用一个256字节的解码表它对应于我们刚才在上一步产生的256字节的加密表。
使用这个方法,已经可以产生这样的一个表,表的顺序是随机,所以产生这256个字节的随机数使用的是二次伪随机,使用了两个额外的16位的密码.现在,已经有了两张转换表,基本的加密解密是如下这样工作的。前一个字节密文是这个256字节的表的索引。或者,为了提高加密效果,可以使用多余8位的值,甚至使用校验和或者crc算法来产生索引字节。假定这个表是256*256的数组,将会是下面的样子:
crypto1=a[crypto0][value]
变量''''crypto1''''是加密后的数据,''''crypto0''''是前一个加密数据(或着是前面几个加密数据的一个函数值)。很自然的,第一个数据需要一个“种子”,这个“种子”是我们必须记住的。如果使用256*256的表,这样做将会增加密文的长度。或者,可以使用你产生出随机数序列所用的密码,也可能是它的crc校验和。顺便提及的是曾作过这样一个测试:使用16个字节来产生表的索引,以128位的密钥作为这16个字节的初始的"种子"。然后,在产生出这些随机数的表之后,就可以用来加密数据,速度达到每秒钟100k个字节。一定要保证在加密与解密时都使用加密的值作为表的索引,而且这两次一定要匹配。
加密时所产生的伪随机序列是很随意的,可以设计成想要的任何序列。没有关于这个随机序列的详细的信息,解密密文是不现实的。例如:一些ascii码的序列,如“eeeeeeee"可能被转化成一些随机的没有任何意义的乱码,每一个字节都依赖于其前一个字节的密文,而不是实际的值。对于任一个单个的字符的这种变换来说,隐藏了加密数据的有效的真正的长度。
如果确实不理解如何来产生一个随机数序列,就考虑fibbonacci数列,使用2个双字(64位)的数作为产生随机数的种子,再加上第三个双字来做xor操作。这个算法产生了一系列的随机数。算法如下:
unsignedlongdw1,dw2,dw3,dwmask;
inti1;
unsignedlongarandom[256];
dw1={seed#1};
dw2={seed#2};
dwmask={seed#3};
//thisgivesyou332-bit"seeds",or96bitstotal
for(i1=0;i1<256;i1++)
{
dw3=(dw1+dw2)^dwmask;
arandom[i1]=dw3;
dw1=dw2;
dw2=dw3;
}
如果想产生一系列的随机数字,比如说,在0和列表中所有的随机数之间的一些数,就可以使用下面的方法:
int__cdeclmysortproc(void*p1,void*p2)
{
unsignedlong**pp1=(unsignedlong**)p1;
unsignedlong**pp2=(unsignedlong**)p2;
if(**pp1<**pp2)
return(-1);
elseif(**pp1>*pp2)
return(1);
return(0);
}
...
inti1;
unsignedlong*aprandom[256];
unsignedlongarandom[256];//samearrayasbefore,inthiscase
intaresult[256];//resultsgohere
for(i1=0;i1<256;i1++)
{
aprandom[i1]=arandom+i1;
}
//nowsortit
qsort(aprandom,256,sizeof(*aprandom),mysortproc);
//finalstep-offsetsforpointersareplacedintooutputarray
for(i1=0;i1<256;i1++)
{
aresult[i1]=(int)(aprandom[i1]-arandom);
}
...
变量''''aresult''''中的值应该是一个排过序的唯一的一系列的整数的数组,整数的值的范围均在0到255之间。这样一个数组是非常有用的,例如:对一个字节对字节的转换表,就可以很容易并且非常可靠的来产生一个短的密钥(经常作为一些随机数的种子)。这样一个表还有其他的用处,比如说:来产生一个随机的字符,计算机游戏中一个物体的随机的位置等等。上面的例子就其本身而言并没有构成一个加密算法,只是加密算法一个组成部分。
作为一个测试,开发了一个应用程序来测试上面所描述的加密算法。程序本身都经过了几次的优化和修改,来提高随机数的真正的随机性和防止会产生一些短的可重复的用于加密的随机数。用这个程序来加密一个文件,破解这个文件可能会需要非常巨大的时间以至于在现实上是不可能的。
四.结论:
由于在现实生活中,我们要确保一些敏感的数据只能被有相应权限的人看到,要确保信息在传输的过程中不会被篡改,截取,这就需要很多的安全系统大量的应用于政府、大公司以及个人系统。数据加密是肯定可以被破解的,但我们所想要的是一个特定时期的安全,也就是说,密文的破解应该是足够的困难,在现实上是不可能的,尤其是短时间内。
参考文献:
1.pgp!/
cyberknights(newlink)/cyberkt/
(oldlink:/~merlin/knights/)
2.cryptochamberjyu.fi/~paasivir/crypt/
3.sshcryptographa-z(includesinfoonsslandhttps)ssh.fi/tech/crypto/
4.funet''''cryptologyftp(yetanotherfinlandresource)ftp://ftp.funet.fi/pub/crypt/
agreatenigmaarticle,howthecodewasbrokenbypolishscientists
/nbrass/1enigma.htm
5.ftpsiteinukftp://sable.ox.ac.uk/pub/crypto/
6.australianftpsiteftp://ftp.psy.uq.oz.au/pub/
7.replayassociatesftparchiveftp://utopia.hacktic.nl/pub/replay/pub/crypto/
8.rsadatasecurity(whynotincludethemtoo!)/
一:数据加密方法
在传统上,我们有几种方法来加密数据流。所有这些方法都可以用软件很容易的实现,但是当我们只知道密文的时候,是不容易破译这些加密算法的(当同时有原文和密文时,破译加密算法虽然也不是很容易,但已经是可能的了)。最好的加密算法对系统性能几乎没有影响,并且还可以带来其他内在的优点。例如,大家都知道的pkzip,它既压缩数据又加密数据。又如,dbms的一些软件包总是包含一些加密方法以使复制文件这一功能对一些敏感数据是无效的,或者需要用户的密码。所有这些加密算法都要有高效的加密和解密能力。
幸运的是,在所有的加密算法中最简单的一种就是“置换表”算法,这种算法也能很好达到加密的需要。每一个数据段(总是一个字节)对应着“置换表”中的一个偏移量,偏移量所对应的值就输出成为加密后的文件。加密程序和解密程序都需要一个这样的“置换表”。事实上,80x86cpu系列就有一个指令‘xlat’在硬件级来完成这样的工作。这种加密算法比较简单,加密解密速度都很快,但是一旦这个“置换表”被对方获得,那这个加密方案就完全被识破了。更进一步讲,这种加密算法对于黑客破译来讲是相当直接的,只要找到一个“置换表”就可以了。这种方法在计算机出现之前就已经被广泛的使用。
对这种“置换表”方式的一个改进就是使用2个或者更多的“置换表”,这些表都是基于数据流中字节的位置的,或者基于数据流本身。这时,破译变的更加困难,因为黑客必须正确的做几次变换。通过使用更多的“置换表”,并且按伪随机的方式使用每个表,这种改进的加密方法已经变的很难破译。比如,我们可以对所有的偶数位置的数据使用a表,对所有的奇数位置使用b表,即使黑客获得了明文和密文,他想破译这个加密方案也是非常困难的,除非黑客确切的知道用了两张表。
与使用“置换表”相类似,“变换数据位置”也在计算机加密中使用。但是,这需要更多的执行时间。从输入中读入明文放到一个buffer中,再在buffer中对他们重排序,然后按这个顺序再输出。解密程序按相反的顺序还原数据。这种方法总是和一些别的加密算法混合使用,这就使得破译变的特别的困难,几乎有些不可能了。例如,有这样一个词,变换起字母的顺序,slient可以变为listen,但所有的字母都没有变化,没有增加也没有减少,但是字母之间的顺序已经变化了。
但是,还有一种更好的加密算法,只有计算机可以做,就是字/字节循环移位和xor操作。如果我们把一个字或字节在一个数据流内做循环移位,使用多个或变化的方向(左移或右移),就可以迅速的产生一个加密的数据流。这种方法是很好的,破译它就更加困难!而且,更进一步的是,如果再使用xor操作,按位做异或操作,就就使破译密码更加困难了。如果再使用伪随机的方法,这涉及到要产生一系列的数字,我们可以使用fibbonaci数列。对数列所产生的数做模运算(例如模3),得到一个结果,然后循环移位这个结果的次数,将使破译次密码变的几乎不可能!但是,使用fibbonaci数列这种伪随机的方式所产生的密码对我们的解密程序来讲是非常容易的。
在一些情况下,我们想能够知道数据是否已经被篡改了或被破坏了,这时就需要产生一些校验码,并且把这些校验码插入到数据流中。这样做对数据的防伪与程序本身都是有好处的。但是感染计算机程序的病毒才不会在意这些数据或程序是否加过密,是否有数字签名。所以,加密程序在每次load到内存要开始执行时,都要检查一下本身是否被病毒感染,对与需要加、解密的文件都要做这种检查!很自然,这样一种方法体制应该保密的,因为病毒程序的编写者将会利用这些来破坏别人的程序或数据。因此,在一些反病毒或杀病毒软件中一定要使用加密技术。
循环冗余校验是一种典型的校验数据的方法。对于每一个数据块,它使用位循环移位和xor操作来产生一个16位或32位的校验和,这使得丢失一位或两个位的错误一定会导致校验和出错。这种方式很久以来就应用于文件的传输,例如xmodem-crc。这是方法已经成为标准,而且有详细的文档。但是,基于标准crc算法的一种修改算法对于发现加密数据块中的错误和文件是否被病毒感染是很有效的。二.基于公钥的加密算法
一个好的加密算法的重要特点之一是具有这种能力:可以指定一个密码或密钥,并用它来加密明文,不同的密码或密钥产生不同的密文。这又分为两种方式:对称密钥算法和非对称密钥算法。所谓对称密钥算法就是加密解密都使用相同的密钥,非对称密钥算法就是加密解密使用不同的密钥。非常著名的pgp公钥加密以及rsa加密方法都是非对称加密算法。加密密钥,即公钥,与解密密钥,即私钥,是非常的不同的。从数学理论上讲,几乎没有真正不可逆的算法存在。例如,对于一个输入‘a’执行一个操作得到结果‘b’,那么我们可以基于‘b’,做一个相对应的操作,导出输入‘a’。在一些情况下,对于每一种操作,我们可以得到一个确定的值,或者该操作没有定义(比如,除数为0)。对于一个没有定义的操作来讲,基于加密算法,可以成功地防止把一个公钥变换成为私钥。因此,要想破译非对称加密算法,找到那个唯一的密钥,唯一的方法只能是反复的试验,而这需要大量的处理时间。
rsa加密算法使用了两个非常大的素数来产生公钥和私钥。即使从一个公钥中通过因数分解可以得到私钥,但这个运算所包含的计算量是非常巨大的,以至于在现实上是不可行的。加密算法本身也是很慢的,这使得使用rsa算法加密大量的数据变的有些不可行。这就使得一些现实中加密算法都基于rsa加密算法。pgp算法(以及大多数基于rsa算法的加密方法)使用公钥来加密一个对称加密算法的密钥,然后再利用一个快速的对称加密算法来加密数据。这个对称算法的密钥是随机产生的,是保密的,因此,得到这个密钥的唯一方法就是使用私钥来解密。
我们举一个例子:假定现在要加密一些数据使用密钥‘12345’。利用rsa公钥,使用rsa算法加密这个密钥‘12345’,并把它放在要加密的数据的前面(可能后面跟着一个分割符或文件长度,以区分数据和密钥),然后,使用对称加密算法加密正文,使用的密钥就是‘12345’。当对方收到时,解密程序找到加密过的密钥,并利用rsa私钥解密出来,然后再确定出数据的开始位置,利用密钥‘12345’来解密数据。这样就使得一个可靠的经过高效加密的数据安全地传输和解密。
一些简单的基于rsa算法的加密算法可在下面的站点找到:
ftp://ftp.funet.fi/pub/crypt/cryptography/asymmetric/rsa
三.一个崭新的多步加密算法
现在又出现了一种新的加密算法,据说是几乎不可能被破译的。这个算法在1998年6月1日才正式公布的。下面详细的介绍这个算法:
使用一系列的数字(比如说128位密钥),来产生一个可重复的但高度随机化的伪随机的数字的序列。一次使用256个表项,使用随机数序列来产生密码转表,如下所示:
把256个随机数放在一个距阵中,然后对他们进行排序,使用这样一种方式(我们要记住最初的位置)使用最初的位置来产生一个表,随意排序的表,表中的数字在0到255之间。如果不是很明白如何来做,就可以不管它。但是,下面也提供了一些原码(在下面)是我们明白是如何来做的。现在,产生了一个具体的256字节的表。让这个随机数产生器接着来产生这个表中的其余的数,以至于每个表是不同的。下一步,使用"shotguntechnique"技术来产生解码表。基本上说,如果a映射到b,那么b一定可以映射到a,所以b[a[n]]=n.(n是一个在0到255之间的数)。在一个循环中赋值,使用一个256字节的解码表它对应于我们刚才在上一步产生的256字节的加密表。
使用这个方法,已经可以产生这样的一个表,表的顺序是随机,所以产生这256个字节的随机数使用的是二次伪随机,使用了两个额外的16位的密码.现在,已经有了两张转换表,基本的加密解密是如下这样工作的。前一个字节密文是这个256字节的表的索引。或者,为了提高加密效果,可以使用多余8位的值,甚至使用校验和或者crc算法来产生索引字节。假定这个表是256*256的数组,将会是下面的样子:crypto1=a[crypto0][value]
变量''''crypto1''''是加密后的数据,''''crypto0''''是前一个加密数据(或着是前面几个加密数据的一个函数值)。很自然的,第一个数据需要一个“种子”,这个“种子”是我们必须记住的。如果使用256*256的表,这样做将会增加密文的长度。或者,可以使用你产生出随机数序列所用的密码,也可能是它的crc校验和。顺便提及的是曾作过这样一个测试:使用16个字节来产生表的索引,以128位的密钥作为这16个字节的初始的"种子"。然后,在产生出这些随机数的表之后,就可以用来加密数据,速度达到每秒钟100k个字节。一定要保证在加密与解密时都使用加密的值作为表的索引,而且这两次一定要匹配。
加密时所产生的伪随机序列是很随意的,可以设计成想要的任何序列。没有关于这个随机序列的详细的信息,解密密文是不现实的。例如:一些ascii码的序列,如“eeeeeeee"可能被转化成一些随机的没有任何意义的乱码,每一个字节都依赖于其前一个字节的密文,而不是实际的值。对于任一个单个的字符的这种变换来说,隐藏了加密数据的有效的真正的长度。
如果确实不理解如何来产生一个随机数序列,就考虑fibbonacci数列,使用2个双字(64位)的数作为产生随机数的种子,再加上第三个双字来做xor操作。这个算法产生了一系列的随机数。算法如下:
unsignedlongdw1,dw2,dw3,dwmask;
inti1;
unsignedlongarandom[256];
dw1={seed#1};
dw2={seed#2};
dwmask={seed#3};
//thisgivesyou332-bit"seeds",or96bitstotal
for(i1=0;i1<256;i1++)
{
dw3=(dw1+dw2)^dwmask;
arandom[i1]=dw3;
dw1=dw2;
dw2=dw3;
}
如果想产生一系列的随机数字,比如说,在0和列表中所有的随机数之间的一些数,就可以使用下面的方法:
int__cdeclmysortproc(void*p1,void*p2)
{
unsignedlong**pp1=(unsignedlong**)p1;
unsignedlong**pp2=(unsignedlong**)p2;
if(**pp1<**pp2)
return(-1);
elseif(**pp1>*pp2)
return(1);
return(0);
}
...
inti1;
unsignedlong*aprandom[256];
unsignedlongarandom[256];//samearrayasbefore,inthiscase
intaresult[256];//resultsgohere
for(i1=0;i1<256;i1++)
{
aprandom[i1]=arandom+i1;
}
//nowsortit
qsort(aprandom,256,sizeof(*aprandom),mysortproc);
//finalstep-offsetsforpointersareplacedintooutputarray
for(i1=0;i1<256;i1++)
{
aresult[i1]=(int)(aprandom[i1]-arandom);
}
...
变量''''aresult''''中的值应该是一个排过序的唯一的一系列的整数的数组,整数的值的范围均在0到255之间。这样一个数组是非常有用的,例如:对一个字节对字节的转换表,就可以很容易并且非常可靠的来产生一个短的密钥(经常作为一些随机数的种子)。这样一个表还有其他的用处,比如说:来产生一个随机的字符,计算机游戏中一个物体的随机的位置等等。上面的例子就其本身而言并没有构成一个加密算法,只是加密算法一个组成部分。
作为一个测试,开发了一个应用程序来测试上面所描述的加密算法。程序本身都经过了几次的优化和修改,来提高随机数的真正的随机性和防止会产生一些短的可重复的用于加密的随机数。用这个程序来加密一个文件,破解这个文件可能会需要非常巨大的时间以至于在现实上是不可能的。
四.结论:
由于在现实生活中,我们要确保一些敏感的数据只能被有相应权限的人看到,要确保信息在传输的过程中不会被篡改,截取,这就需要很多的安全系统大量的应用于政府、大公司以及个人系统。数据加密是肯定可以被破解的,但我们所想要的是一个特定时期的安全,也就是说,密文的破解应该是足够的困难,在现实上是不可能的,尤其是短时间内。
参考文献:
1.pgp!/
cyberknights(newlink)/cyberkt/
(oldlink:/~merlin/knights/)
2.cryptochamberjyu.fi/~paasivir/crypt/
3.sshcryptographa-z(includesinfoonsslandhttps)ssh.fi/tech/crypto/
4.funet''''cryptologyftp(yetanotherfinlandresource)ftp://ftp.funet.fi/pub/crypt/
agreatenigmaarticle,howthecodewasbrokenbypolishscientists
/nbrass/1enigma.htm
5.ftpsiteinukftp://sable.ox.ac.uk/pub/crypto/
6.australianftpsiteftp://ftp.psy.uq.oz.au/pub/
7.replayassociatesftparchiveftp://utopia.hacktic.nl/pub/replay/pub/crypto/
8.rsadatasecurity(whynotincludethemtoo!)/
但我们必需清楚地认识到,这一切一切的安全问题我们不可一下全部找到解决方案,况且有的是根本无法找到彻底的解决方案,如病毒程序,因为任何反病毒程序都只能在新病毒发现之后才能开发出来,目前还没有哪能一家反病毒软件开发商敢承诺他们的软件能查杀所有已知的和未知的病毒,所以我们不能有等网络安全了再上网的念头,因为或许网络不能有这么一日,就象“矛”与“盾”,网络与病毒、黑客永远是一对共存体。
现代的电脑加密技术就是适应了网络安全的需要而应运产生的,它为我们进行一般的电子商务活动提供了安全保障,如在网络中进行文件传输、电子邮件往来和进行合同文本的签署等。其实加密技术也不是什么新生事物,只不过应用在当今电子商务、电脑网络中还是近几年的历史。下面我们就详细介绍一下加密技术的方方面面,希望能为那些对加密技术还一知半解的朋友提供一个详细了解的机会!
一、加密的由来
加密作为保障数据安全的一种方式,它不是现在才有的,它产生的历史相当久远,它是起源于要追溯于公元前2000年(几个世纪了),虽然它不是现在我们所讲的加密技术(甚至不叫加密),但作为一种加密的概念,确实早在几个世纪前就诞生了。当时埃及人是最先使用特别的象形文字作为信息编码的,随着时间推移,巴比伦、美索不达米亚和希腊文明都开始使用一些方法来保护他们的书面信息。
近期加密技术主要应用于军事领域,如美国独立战争、美国内战和两次世界大战。最广为人知的编码机器是GermanEnigma机,在第二次世界大战中德国人利用它创建了加密信息。此后,由于AlanTuring和Ultra计划以及其他人的努力,终于对德国人的密码进行了破解。当初,计算机的研究就是为了破解德国人的密码,人们并没有想到计算机给今天带来的信息革命。随着计算机的发展,运算能力的增强,过去的密码都变得十分简单了,于是人们又不断地研究出了新的数据加密方式,如利用ROSA算法产生的私钥和公钥就是在这个基础上产生的。
二、加密的概念
数据加密的基本过程就是对原来为明文的文件或数据按某种算法进行处理,使其成为不可读的一段代码,通常称为“密文”,使其只能在输入相应的密钥之后才能显示出本来内容,通过这样的途径来达到保护数据不被非法人窃取、阅读的目的。该过程的逆过程为解密,即将该编码信息转化为其原来数据的过程。
三、加密的理由
当今网络社会选择加密已是我们别无选择,其一是我们知道在互联网上进行文件传输、电子邮件商务往来存在许多不安全因素,特别是对于一些大公司和一些机密文件在网络上传输。而且这种不安全性是互联网存在基础——TCP/IP协议所固有的,包括一些基于TCP/IP的服务;另一方面,互联网给众多的商家带来了无限的商机,互联网把全世界连在了一起,走向互联网就意味着走向了世界,这对于无数商家无疑是梦寐以求的好事,特别是对于中小企业。为了解决这一对矛盾、为了能在安全的基础上大开这通向世界之门,我们只好选择了数据加密和基于加密技术的数字签名。
加密在网络上的作用就是防止有用或私有化信息在网络上被拦截和窃取。一个简单的例子就是密码的传输,计算机密码极为重要,许多安全防护体系是基于密码的,密码的泄露在某种意义上来讲意味着其安全体系的全面崩溃。
通过网络进行登录时,所键入的密码以明文的形式被传输到服务器,而网络上的窃听是一件极为容易的事情,所以很有可能黑客会窃取得用户的密码,如果用户是Root用户或Administrator用户,那后果将是极为严重的。
还有如果你公司在进行着某个招标项目的投标工作,工作人员通过电子邮件的方式把他们单位的标书发给招标单位,如果此时有另一位竞争对手从网络上窃取到你公司的标书,从中知道你公司投标的标的,那后果将是怎样,相信不用多说聪明的你也明白。
这样的例子实在是太多了,解决上述难题的方案就是加密,加密后的口令即使被黑客获得也是不可读的,加密后的标书没有收件人的私钥也就无法解开,标书成为一大堆无任何实际意义的乱码。总之无论是单位还是个人在某种意义上来说加密也成为当今网络社会进行文件或邮件安全传输的时代象征!
数字签名就是基于加密技术的,它的作用就是用来确定用户是否是真实的。应用最多的还是电子邮件,如当用户收到一封电子邮件时,邮件上面标有发信人的姓名和信箱地址,很多人可能会简单地认为发信人就是信上说明的那个人,但实际上伪造一封电子邮件对于一个通常人来说是极为容易的事。在这种情况下,就要用到加密技术基础上的数字签名,用它来确认发信人身份的真实性。
类似数字签名技术的还有一种身份认证技术,有些站点提供入站FTP和WWW服务,当然用户通常接触的这类服务是匿名服务,用户的权力要受到限制,但也有的这类服务不是匿名的,如某公司为了信息交流提供用户的合作伙伴非匿名的FTP服务,或开发小组把他们的Web网页上载到用户的WWW服务器上,现在的问题就是,用户如何确定正在访问用户的服务器的人就是用户认为的那个人,身份认证技术就是一个好的解决方案。
在这里需要强调一点的就是,文件加密其实不只用于电子邮件或网络上的文件传输,其实也可应用静态的文件保护,如PIP软件就可以对磁盘、硬盘中的文件或文件夹进行加密,以防他人窃取其中的信息。
四、两种加密方法
加密技术通常分为两大类:“对称式”和“非对称式”。
对称式加密就是加密和解密使用同一个密钥,通常称之为“SessionKey”这种加密技术目前被广泛采用,如美国政府所采用的DES加密标准就是一种典型的“对称式”加密法,它的SessionKey长度为56Bits。
非对称式加密就是加密和解密所使用的不是同一个密钥,通常有两个密钥,称为“公钥”和“私钥”,它们两个必需配对使用,否则不能打开加密文件。这里的“公钥”是指可以对外公布的,“私钥”则不能,只能由持有人一个人知道。它的优越性就在这里,因为对称式的加密方法如果是在网络上传输加密文件就很难把密钥告诉对方,不管用什么方法都有可能被别窃听到。而非对称式的加密方法有两个密钥,且其中的“公钥”是可以公开的,也就不怕别人知道,收件人解密时只要用自己的私钥即可以,这样就很好地避免了密钥的传输安全性问题。
五、加密技术中的摘要函数(MAD、MAD和MAD)
摘要是一种防止改动的方法,其中用到的函数叫摘要函数。这些函数的输入可以是任意大小的消息,而输出是一个固定长度的摘要。摘要有这样一个性质,如果改变了输入消息中的任何东西,甚至只有一位,输出的摘要将会发生不可预测的改变,也就是说输入消息的每一位对输出摘要都有影响。总之,摘要算法从给定的文本块中产生一个数字签名(fingerprint或messagedigest),数字签名可以用于防止有人从一个签名上获取文本信息或改变文本信息内容和进行身份认证。摘要算法的数字签名原理在很多加密算法中都被使用,如SO/KEY和PIP(prettygoodprivacy)。
现在流行的摘要函数有MAD和MAD,但要记住客户机和服务器必须使用相同的算法,无论是MAD还是MAD,MAD客户机不能和MAD服务器交互。
MAD摘要算法的设计是出于利用32位RISC结构来最大其吞吐量,而不需要大量的替换表(substitutiontable)来考虑的。
MAD算法是以消息给予的长度作为输入,产生一个128位的"指纹"或"消息化"。要产生两个具有相同消息化的文字块或者产生任何具有预先给定"指纹"的消息,都被认为在计算上是不可能的。
MAD摘要算法是个数据认证标准。MAD的设计思想是要找出速度更快,比MAD更安全的一种算法,MAD的设计者通过使MAD在计算上慢下来,以及对这些计算做了一些基础性的改动来解决安全性这一问题,是MAD算法的一个扩展。六、密钥的管理
密钥既然要求保密,这就涉及到密钥的管理问题,管理不好,密钥同样可能被无意识地泄露,并不是有了密钥就高枕无忧,任何保密也只是相对的,是有时效的。要管理好密钥我们还要注意以下几个方面:
1、密钥的使用要注意时效和次数
如果用户可以一次又一次地使用同样密钥与别人交换信息,那么密钥也同其它任何密码一样存在着一定的安全性,虽然说用户的私钥是不对外公开的,但是也很难保证私钥长期的保密性,很难保证长期以来不被泄露。如果某人偶然地知道了用户的密钥,那么用户曾经和另一个人交换的每一条消息都不再是保密的了。另外使用一个特定密钥加密的信息越多,提供给窃听者的材料也就越多,从某种意义上来讲也就越不安全了。
因此,一般强调仅将一个对话密钥用于一条信息中或一次对话中,或者建立一种按时更换密钥的机制以减小密钥暴露的可能性。
2、多密钥的管理
假设在某机构中有100个人,如果他们任意两人之间可以进行秘密对话,那么总共需要多少密钥呢?每个人需要知道多少密钥呢?也许很容易得出答案,如果任何两个人之间要不同的密钥,则总共需要4950个密钥,而且每个人应记住99个密钥。如果机构的人数是1000、10000人或更多,这种办法就显然过于愚蠢了,管理密钥将是一件可怕的事情。
Kerberos提供了一种解决这个较好方案,它是由MIT发明的,使保密密钥的管理和分发变得十分容易,但这种方法本身还存在一定的缺点。为能在因特网上提供一个实用的解决方案,Kerberos建立了一个安全的、可信任的密钥分发中心(KeyDistributionCenter,KDC),每个用户只要知道一个和KDC进行会话的密钥就可以了,而不需要知道成百上千个不同的密钥。
假设用户甲想要和用户乙进行秘密通信,则用户甲先和KDC通信,用只有用户甲和KDC知道的密钥进行加密,用户甲告诉KDC他想和用户乙进行通信,KDC会为用户甲和用户乙之间的会话随机选择一个对话密钥,并生成一个标签,这个标签由KDC和用户乙之间的密钥进行加密,并在用户甲启动和用户乙对话时,用户甲会把这个标签交给用户乙。这个标签的作用是让用户甲确信和他交谈的是用户乙,而不是冒充者。因为这个标签是由只有用户乙和KDC知道的密钥进行加密的,所以即使冒充者得到用户甲发出的标签也不可能进行解密,只有用户乙收到后才能够进行解密,从而确定了与用户甲对话的人就是用户乙。
当KDC生成标签和随机会话密码,就会把它们用只有用户甲和KDC知道的密钥进行加密,然后把标签和会话钥传给用户甲,加密的结果可以确保只有用户甲能得到这个信息,只有用户甲能利用这个会话密钥和用户乙进行通话。同理,KDC会把会话密码用只有KDC和用户乙知道的密钥加密,并把会话密钥给用户乙。
用户甲会启动一个和用户乙的会话,并用得到的会话密钥加密自己和用户乙的会话,还要把KDC传给它的标签传给用户乙以确定用户乙的身份,然后用户甲和用户乙之间就可以用会话密钥进行安全的会话了,而且为了保证安全,这个会话密钥是一次性的,这样黑客就更难进行破解了。同时由于密钥是一次性由系统自动产生的,则用户不必记那么多密钥了,方便了人们的通信。
七、数据加密的标准
最早、最著名的保密密钥或对称密钥加密算法DES(DataEncryptionStandard)是由IBM公司在70年展起来的,并经政府的加密标准筛选后,于1976年11月被美国政府采用,DES随后被美国国家标准局和美国国家标准协会(AmericanNationalStandardInstitute,ANSI)承认。DES使用56位密钥对64位的数据块进行加密,并对64位的数据块进行16轮编码。与每轮编码时,一个48位的"每轮"密钥值由56位的完整密钥得出来。DES用软件进行解码需用很长时间,而用硬件解码速度非常快。幸运的是,当时大多数黑客并没有足够的设备制造出这种硬件设备。在1977年,人们估计要耗资两千万美元才能建成一个专门计算机用于DES的解密,而且需要12个小时的破解才能得到结果。当时DES被认为是一种十分强大的加密方法。
随着计算机硬件的速度越来越快,制造一台这样特殊的机器的花费已经降到了十万美元左右,而用它来保护十亿美元的银行,那显然是不够保险了。另一方面,如果只用它来保护一台普通服务器,那么DES确实是一种好的办法,因为黑客绝不会仅仅为入侵一个服务器而花那么多的钱破解DES密文。
另一种非常著名的加密算法就是RSA了,RSA(Rivest-Shamir-Adleman)算法是基于大数不可能被质因数分解假设的公钥体系。简单地说就是找两个很大的质数。一个对外公开的为“公钥”(Prblickey),另一个不告诉任何人,称为"私钥”(Privatekey)。这两个密钥是互补的,也就是说用公钥加密的密文可以用私钥解密,反过来也一样。
假设用户甲要寄信给用户乙,他们互相知道对方的公钥。甲就用乙的公钥加密邮件寄出,乙收到后就可以用自己的私钥解密出甲的原文。由于别人不知道乙的私钥,所以即使是甲本人也无法解密那封信,这就解决了信件保密的问题。另一方面,由于每个人都知道乙的公钥,他们都可以给乙发信,那么乙怎么确信是不是甲的来信呢?那就要用到基于加密技术的数字签名了。
甲用自己的私钥将签名内容加密,附加在邮件后,再用乙的公钥将整个邮件加密(注意这里的次序,如果先加密再签名的话,别人可以将签名去掉后签上自己的签名,从而篡改了签名)。这样这份密文被乙收到以后,乙用自己的私钥将邮件解密,得到甲的原文和数字签名,然后用甲的公钥解密签名,这样一来就可以确保两方面的安全了。
八、加密技术的应用
加密技术的应用是多方面的,但最为广泛的还是在电子商务和VPN上的应用,下面就分别简叙。
1、在电子商务方面的应用
电子商务(E-business)要求顾客可以在网上进行各种商务活动,不必担心自己的信用卡会被人盗用。在过去,用户为了防止信用卡的号码被窃取到,一般是通过电话订货,然后使用用户的信用卡进行付款。现在人们开始用RSA(一种公开/私有密钥)的加密技术,提高信用卡交易的安全性,从而使电子商务走向实用成为可能。
许多人都知道NETSCAPE公司是Internet商业中领先技术的提供者,该公司提供了一种基于RSA和保密密钥的应用于因特网的技术,被称为安全插座层(SecureSocketsLayer,SSL)。
也许很多人知道Socket,它是一个编程界面,并不提供任何安全措施,而SSL不但提供编程界面,而且向上提供一种安全的服务,SSL3.0现在已经应用到了服务器和浏览器上,SSL2.0则只能应用于服务器端。
SSL3.0用一种电子证书(electriccertificate)来实行身份进行验证后,双方就可以用保密密钥进行安全的会话了。它同时使用“对称”和“非对称”加密方法,在客户与电子商务的服务器进行沟通的过程中,客户会产生一个SessionKey,然后客户用服务器端的公钥将SessionKey进行加密,再传给服务器端,在双方都知道SessionKey后,传输的数据都是以SessionKey进行加密与解密的,但服务器端发给用户的公钥必需先向有关发证机关申请,以得到公证。
基于SSL3.0提供的安全保障,用户就可以自由订购商品并且给出信用卡号了,也可以在网上和合作伙伴交流商业信息并且让供应商把订单和收货单从网上发过来,这样可以节省大量的纸张,为公司节省大量的电话、传真费用。在过去,电子信息交换(ElectricDataInterchange,EDI)、信息交易(informationtransaction)和金融交易(financialtransaction)都是在专用网络上完成的,使用专用网的费用大大高于互联网。正是这样巨大的诱惑,才使人们开始发展因特网上的电子商务,但不要忘记数据加密。
2、加密技术在VPN中的应用