发布

QQ登录

只需一步,快速开始

扫一扫,访问微社区

密码协议

密码学 /   / 倒序浏览   © 文章版权由 夏理雾棋 解释,禁止匿名转载

#楼主# 2015-5-23

跳转到指定楼层

加入一起搜索真相

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?人工审核注册

x
密码算法是用于加密和解密的数学函数,密码算法是密码协议的基础。现行的密码算法主要包括序列密码、分组密码、公钥密码、散列函数等,用于保证信息的安全,提供鉴别、完整性、抗抵赖等服务。假设我们想通过网络发送消息P(P通常是明文数据包),使用密码算法隐藏P的内容可将P转化成密文,这个转化过程就叫做加密。与明文P相对应的密文C的得到依靠一个附加的参数K,称为密钥。密文C的接收方为恢复明文,需要另一个密钥K-1完成反方向的运算。这个反向的过程称为解密。
加密技术概述编辑一个密码系统的安全性只在于密钥的保密性,而不在算法的保密性。 对纯数据的加密的确是这样。对于你不愿意让他看到这些数据(数据的明文)的人,用可靠的加密算法,只要破解者不知道被加密数据的密码,他就不可解读这些数据。 但是,软件的加密不同于数据的加密,它只能是“隐藏”。不管你愿意不愿意让他(合法用户,或 Cracker)看见这些数据(软件的明文),软件最终总要在机器上运行,对机器,它就必须是明文。既然机器可以“看见”这些明文,那么 Cracker,通过一些技术,也可以看到这些明文。 于是,从理论上,任何软件加密技术都可以破解。只是破解的难度不同而已。有的要让最高明的 Cracker 忙上几个月,有的可能不费吹灰之力,就被破解了。
2密码学简介编辑概念
(1) 发送者和接收者
假设发送者想发送消息给接收者,且想安全地发送信息:她想确信偷听者不能阅读发送的消息。
(2) 消息和加密
消息被称为明文。用某种方法伪装消息以隐藏它的内容的过程称为加密,加了密的消息称为密文,而把密文转变为明文的过程称为解密。
明文用M(消息)或P(明文)表示,它可能是比特流(文本文件、位图、数字化的语音流或数字化的视频图像)。至于涉及到计算机,P是简单的二进制数据。明文可被传送或存储,无论在哪种情况,M指待加密的消息。
密文用C表示,它也是二进制数据,有时和M一样大,有时稍大(通过压缩和加密的结合,C有可能比P小些。然而,单单加密通常达不到这一点)。加密函数E作用于M得到密文C,用数学表示为:
E(M)=C.
相反地,解密函数D作用于C产生M
D(C)=M.
先加密后再解密消息,原始的明文将恢复出来,下面的等式必须成立:
D(E(M))=M
(3) 鉴别、完整性和抗抵赖
除了提供机密性外,密码学通常有其它的作用:.
(a) 鉴别
消息的接收者应该能够确认消息的来源;入侵者不可能伪装成他人。
(b) 完整性检验
消息的接收者应该能够验证在传送过程中消息没有被修改;入侵者不可能用假消息代替合法消息。
(c) 抗抵赖
发送者事后不可能虚假地否认他发送的消息。
(4) 算法和密钥
密码算法也叫密码,是用于加密和解密的数学函数。(通常情况下,有两个相关的函数:一个用作加密,另一个用作解密)
如果算法的保密性是基于保持算法的秘密,这种算法称为受限制的算法。受限制的算法具有历史意义,但按现在的标准,它们的保密性已远远不够。大的或经常变换的用户组织不能使用它们,因为每有一个用户离开这个组织,其它的用户就必须改换另外不同的算法。如果有人无意暴露了这个秘密,所有人都必须改变他们的算法。
但是,受限制的密码算法不可能进行质量控制或标准化。每个用户组织必须有他们自己的唯一算法。这样的组织不可能采用流行的硬件或软件产品。但窃听者却可以买到这些流行产品并学习算法,于是用户不得不自己编写算法并予以实现,如果这个组织中没有好的密码学家,那么他们就无法知道他们是否拥有安全的算法。
尽管有这些主要缺陷,受限制的算法对低密级的应用来说还是很流行的,用户或者没有认识到或者不在乎他们系统中内在的问题。
现代密码学用密钥解决了这个问题,密钥用K表示。K可以是很多数值里的任意值。密钥K的可能值的范围叫做密钥空间。加密和解密运算都使用这个密钥(即运算都依赖于密钥,并用K作为下标表示),这样,加/解密函数现在变成:
EK(M)=C
DK(C)=M.
这些函数具有下面的特性:
DK(EK(M))=M.
有些算法使用不同的加密密钥和解密密钥,也就是说加密密钥K1与相应的解密密钥K2不同,在这种情况下:
EK1(M)=C
DK2(C)=M
DK2 (EK1(M))=M
所有这些算法的安全性都基于密钥的安全性;而不是基于算法的细节的安全性。这就意味着算法可以公开,也可以被分析,可以大量生产使用算法的产品,即使偷听者知道你的算法也没有关系;如果他不知道你使用的具体密钥,他就不可能阅读你的消息。
密码系统由算法、以及所有可能的明文、密文和密钥组成的。
基于密钥的算法通常有两类:对称算法和公开密钥算法。下面将分别介绍:
对称密码算法
对称算法有时又叫传统密码算法,就是加密密钥能够从解密密钥中推算出来,反过来也成立。在大多数对称算法中,加/解密密钥是相同的。这些算法也叫秘密密钥算法或单密钥算法,它要求发送者和接收者在安全通信之前,商定一个密钥。对称算法的安全性依赖于密钥,泄漏密钥就意味着任何人都能对消息进行加/解密。只要通信需要保密,密钥就必须保密。
对称算法的加密和解密表示为:
EK(M)=C
DK(C)=M
对称算法可分为两类。一次只对明文中的单个比特(有时对字节)运算的算法称为序列算法或序列密码。另一类算法是对明文的一组比特亚行运算,这些比特组称为分组,相应的算法称为分组算法或分组密码。现代计算机密码算法的典型分组长度为64比特——这个长度大到足以防止分析破译,但又小到足以方便使用(在计算机出现前,算法普遍地每次只对明文的一个字符运算,可认为是序列密码对字符序列的运算)。
公开密码算法
公开密钥算法(也叫非对称算法)是这样设计的:用作加密的密钥不同于用作解密的密钥,而且解密密钥不能根据加密密钥计算出来(至少在合理假定的长时间内)。之所以叫做公开密钥算法,是因为加密密钥能够公开,即陌生者能用加密密钥加密信息,但只有用相应的解密密钥才能解密信息。在这些系统中,加密密钥叫做公开密钥(简称公钥),解密密钥叫做私人密钥(简称私钥)。私人密钥有时也叫秘密密钥。为了避免与对称算法混淆,此处不用秘密密钥这个名字。
用公开密钥K加密表示为
EK(M)=C.
虽然公开密钥和私人密钥是不同的,但用相应的私人密钥解密可表示为:
DK(C)=M
有时消息用私人密钥加密而用公开密钥解密,这用于数字签名(后面将详细介绍),尽管可能产生混淆,但这些运算可分别表示为:
EK(M)=C
DK(C)=M
当前的公开密码算法的速度,比起对称密码算法,要慢的多,这使得公开密码算法在大数据量的加密中应用有限。
单向散列函数
单向散列函数 H(M) 作用于一个任意长度的消息 M,它返回一个固定长度的散列值 h,其中 h 的长度为 m 。
输入为任意长度且输出为固定长度的函数有很多种,但单向散列函数还有使其单向的其它特性:
(1) 给定 M ,很容易计算 h ;
(2) 给定 h ,根据 H(M) = h 计算 M 很难 ;
(3) 给定 M ,要找到另一个消息 M‘ 并满足 H(M) = H(M’) 很难。
在许多应用中,仅有单向性是不够的,还需要称之为“抗碰撞”的条件:
要找出两个随机的消息 M 和 M‘,使 H(M) = H(M’) 满足很难。
由于散列函数的这些特性,由于公开密码算法的计算速度往往很慢,所以,在一些密码协议中,它可以作为一个消息 M 的摘要,代替原始消息 M,让发送者为 H(M) 签名而不是对 M 签名 。
如 SHA 散列算法用于数字签名协议 DSA中。
数字签名
提到数字签名就离不开公开密码系统和散列技术。
有几种公钥算法能用作数字签名。在一些算法中,例如RSA,公钥或者私钥都可用作加密。用你的私钥加密文件,你就拥有安全的数字签名。在其它情况下,如DSA,算法便区分开来了??数字签名算法不能用于加密。这种思想首先由Diffie和Hellman提出 。
基本协议是简单的 :
(1) A 用她的私钥对文件加密,从而对文件签名。
(2) A 将签名的文件传给B。
(3) B用A的公钥解密文件,从而验证签名。
这个协议中,只需要证明A的公钥的确是她的。如果B不能完成第(3)步,那么他知道签名是无效的。
这个协议也满足以下特征:
(1) 签名是可信的。当B用A的公钥验证信息时,他知道是由A签名的。
(2) 签名是不可伪造的。只有A知道她的私钥。
(3) 签名是不可重用的。签名是文件的函数,并且不可能转换成另外的文件。
(4) 被签名的文件是不可改变的。如果文件有任何改变,文件就不可能用A的公钥验证。
(5) 签名是不可抵赖的。B不用A的帮助就能验证A的签名。
加密算法
密技术是对信息进行编码和解码的技术,编码是把原来可读信息(又称明文)译成代码形式(又称密文),其逆过程就是解码(解密)。加密技术的要点是加密算法,加密算法可以分为对称加密、不对称加密和不可逆加密三类算法。
对称加密算法 对称加密算法是应用较早的加密算法,技术成熟。在对称加密算法中,数据发信方将明文(原始数据)和加密密钥一起经过特殊加密算法处理后,使其变成复杂的加密密文发送出去。收信方收到密文后,若想解读原文,则需要使用加密用过的密钥及相同算法的逆算法对密文进行解密,才能使其恢复成可读明文。在对称加密算法中,使用的密钥只有一个,发收信双方都使用这个密钥对数据进行加密和解密,这就要求解密方事先必须知道加密密钥。对称加密算法的特点是算法公开、计算量小、加密速度快、加密效率高。不足之处是,交易双方都使用同样钥匙,安全性得不到保证。此外,每对用户每次使用对称加密算法时,都需要使用其他人不知道的惟一钥匙,这会使得发收信双方所拥有的钥匙数量成几何级数增长,密钥管理成为用户的负担。对称加密算法在分布式网络系统上使用较为困难,主要是因为密钥管理困难,使用成本较高。在计算机专网系统中广泛使用的对称加密算法有DES和IDEA等。美国国家标准局倡导的AES即将作为新标准取代DES。
不对称加密算法 不对称加密算法使用两把完全不同但又是完全匹配的一对钥匙—公钥和私钥。在使用不对称加密算法加密文件时,只有使用匹配的一对公钥和私钥,才能完成对明文的加密和解密过程。加密明文时采用公钥加密,解密密文时使用私钥才能完成,而且发信方(加密者)知道收信方的公钥,只有收信方(解密者)才是唯一知道自己私钥的人。不对称加密算法的基本原理是,如果发信方想发送只有收信方才能解读的加密信息,发信方必须首先知道收信方的公钥,然后利用收信方的公钥来加密原文;收信方收到加密密文后,使用自己的私钥才能解密密文。显然,采用不对称加密算法,收发信双方在通信之前,收信方必须将自己早已随机生成的公钥送给发信方,而自己保留私钥。由于不对称算法拥有两个密钥,因而特别适用于分布式系统中的数据加密。广泛应用的不对称加密算法有RSA算法和美国国家标准局提出的DSA。以不对称加密算法为基础的加密技术应用非常广泛。
不可逆加密算法 的特征是加密过程中不需要使用密钥,输入明文后由系统直接经过加密算法处理成密文,这种加密后的数据是无法被解密的,只有重新输入明文,并再次经过同样不可逆的加密算法处理,得到相同的加密密文并被系统重新识别后,才能真正解密。显然,在这类加密过程中,加密是自己,解密还得是自己,而所谓解密,实际上就是重新加一次密,所应用的“密码”也就是输入的明文。不可逆加密算法不存在密钥保管和分发问题,非常适合在分布式网络系统上使用,但因加密计算复杂,工作量相当繁重,通常只在数据量有限的情形下使用,如广泛应用在计算机系统中的口令加密,利用的就是不可逆加密算法。近年来,随着计算机系统性能的不断提高,不可逆加密的应用领域正在逐渐增大。在计算机网络中应用较多不可逆加密算法的有RSA公司发明的MD5算法和由美国国家标准局建议的不可逆加密标准SHS(Secure Hash Standard:安全杂乱信息标准)等。

成为第一个回答人

B Color Link Quote Code Smilies
夏理雾棋

终极神探

  • 主题

    347

  • 帖子

    572

  • 关注者

    2

TA的新帖
Copyright © 2001-2019 Comsenz Inc.  Powered by Discuz! X3.4   黔ICP备15000890号-6