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1、淺談公鑰密碼體制綜述    摘要隨著通信的飛速發(fā)展,信息安全也越來越顯得重要。計(jì)算機(jī)密碼體制的基本思想就是將要保護(hù)的信息變成偽裝信息,只有合法的接收者才能從中得到真實(shí)的信息。密碼體制有對(duì)稱密鑰體制和非對(duì)稱密鑰體制之分,本文所重點(diǎn)講述的rsa公鑰體制便為非對(duì)稱密鑰體制,也叫做公開密鑰體系。 關(guān)鍵詞rsa 公鑰密碼體制 安全性 rsa密碼系統(tǒng)是較早提出的一種公開鑰密碼系統(tǒng)。1978年,美國(guó)麻省理工學(xué)院(mit)的rivest,shamir和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了基于數(shù)論的非對(duì)稱(公開鑰)密碼體制,稱為rsa密碼體

2、制。rsa是建立在“大整數(shù)的素因子分解是困難問題”基礎(chǔ)上的,是一種分組密碼體制。 一、對(duì)稱密碼體制 對(duì)稱密碼體制是一種傳統(tǒng)密碼體制,也稱為私鑰密碼體制。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。 二、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

3、根據(jù)公開的加密密鑰無法推算出解密密鑰,顧其可稱為公鑰密碼體制。 采用分組密碼、序列密碼等對(duì)稱密碼體制時(shí),加解密雙方所用的密鑰都是秘密的,而且需要定期更換,新的密鑰總是要通過某種秘密渠道分配給使用方,在傳遞的過程中,稍有不慎,就容易泄露。 公鑰密碼加密密鑰通常是公開的,而解密密鑰是秘密的,由用戶自己保存,不需要往返交換和傳遞,大大減少了密鑰泄露的危險(xiǎn)性。同時(shí),在網(wǎng)絡(luò)通信中使用對(duì)稱密碼體制時(shí),網(wǎng)絡(luò)內(nèi)任何兩個(gè)用戶都需要使用互不相同的密鑰,只有這樣,才能保證不被第三方竊聽,因而n個(gè)用戶就要使用n(n?1)/2個(gè)密鑰。對(duì)稱密鑰技術(shù)由于其自身的局限性,無法提供網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字簽名。這是因?yàn)閿?shù)字簽名是網(wǎng)絡(luò)中表征

4、人或機(jī)構(gòu)的真實(shí)性的重要手段,數(shù)字簽名的數(shù)據(jù)需要有惟一性、私有性,而對(duì)稱密鑰技術(shù)中的密鑰至少需要在交互雙方之間共享,因此,不滿足惟一性、私有性,無法用做網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字簽名。相比之下,公鑰密碼技術(shù)由于存在一對(duì)公鑰和私鑰,私鑰可以表征惟一性和私有性,而且經(jīng)私鑰加密的數(shù)據(jù)只能用與之對(duì)應(yīng)的公鑰來驗(yàn)證,其他人無法仿冒,所以,可以用做網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)字簽名服務(wù)。 具體而言,一段消息以發(fā)送方的私鑰加密之后,任何擁有與該私鑰相對(duì)應(yīng)的公鑰的人均可將它解密。由于該私鑰只有發(fā)送方擁有,且該私鑰是密藏不公開的,所以,以該私鑰加密的信息可看做發(fā)送方對(duì)該信息的簽名,其作用和現(xiàn)實(shí)中的手工簽名一樣有效而且具有不可抵賴性。 一種具體的做

5、法是:認(rèn)證服務(wù)器和用戶各持有自己的證書,用戶端將一個(gè)隨機(jī)數(shù)用自己的私鑰簽名后和證書一起用服務(wù)器的公鑰加密后傳輸?shù)椒?wù)器;使用服務(wù)器的公鑰加密保證了只有認(rèn)證服務(wù)器才能進(jìn)行解密,使用用戶的密鑰簽名保證了數(shù)據(jù)是由該用戶發(fā)出;服務(wù)器收到用戶端數(shù)據(jù)后,首先用自己的私鑰解密,取出用戶的證書后,使用用戶的公鑰進(jìn)行解密,若成功,則到用戶數(shù)據(jù)庫(kù)中檢索該用戶及其權(quán)限信息,將認(rèn)證成功的信息和用戶端傳來的隨機(jī)數(shù)用服務(wù)器的私鑰簽名后,使用用戶的公鑰進(jìn)行加密,然后,傳回給用戶端,用戶端解密后即可得到認(rèn)證成功的信息。 長(zhǎng)期以來的日常生活中,對(duì)于重要的文件,為了防止對(duì)文件的否認(rèn)、偽造、篡改等等的破壞,傳統(tǒng)的方法是在文件上手寫

6、簽名。但是在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中無法使用手寫簽名,而代之對(duì)應(yīng)的數(shù)字簽名機(jī)制。數(shù)字簽名應(yīng)該能實(shí)現(xiàn)手寫簽名的作用,其本質(zhì)特征就是僅能利用簽名者的私有信息產(chǎn)生簽名。因此,當(dāng)它被驗(yàn)證時(shí),它也能被信任的第三方(如法官)在任一時(shí)刻證明只有私有信息的唯一掌握者才能產(chǎn)生此簽名。 由于非對(duì)稱密碼體制的特點(diǎn),對(duì)于數(shù)字簽名的實(shí)現(xiàn)比在對(duì)稱密碼體制下要有效和簡(jiǎn)單的多。 現(xiàn)實(shí)生活中很多都有應(yīng)用,舉個(gè)例子:我們用銀行卡在atm機(jī)上取款,首先,我們要有一張銀行卡(硬件部分),其次我們要有密碼(軟件部分)。atm機(jī)上的操作就是一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng),如果缺一部分就無法取到錢,這就是雙因子認(rèn)證的事例。因?yàn)橄到y(tǒng)要求兩部分(軟的、硬的)同時(shí)正確的時(shí)候

7、才能得到授權(quán)進(jìn)入系統(tǒng),而這兩部分因?yàn)橐卉浺挥?,他人即使得到密碼,因沒有硬件不能使用;或者得到硬件,因?yàn)闆]有密碼還是無法使用硬件。這樣彌補(bǔ)了“密碼+用戶名”認(rèn)證中,都是純軟的,容易擴(kuò)散,容易被得到的缺點(diǎn)。 密碼理論與技術(shù)主要包括兩部分,即基于數(shù)學(xué)的密碼理論與技術(shù)(包括公鑰密碼、分組密碼、序列密碼、認(rèn)證碼、數(shù)字簽名、hash函數(shù)、身份識(shí)別、密鑰管理、pki技術(shù)等)和非數(shù)學(xué)的密碼理論與技術(shù)(包括信息隱形,量子密碼,基于生物特征的識(shí)別理論與技術(shù))。 公鑰密碼主要用于數(shù)字簽名和密鑰分配。當(dāng)然,數(shù)字簽名和密鑰分配都有自己的研究體系,形成了各自的理論框架。目前數(shù)字簽名的研究?jī)?nèi)容非常豐富,包括普通簽名和特殊簽

8、名。特殊簽名有盲簽名、代理簽名、群簽名、不可否認(rèn)簽名、公平盲簽名、門限簽名、具有消息恢復(fù)功能的簽名等,它與具體應(yīng)用環(huán)境密切相關(guān)。顯然,數(shù)字簽名的應(yīng)用涉及到法律問題,美國(guó)聯(lián)邦政府基于有限域上的離散對(duì)數(shù)問題制定了自己的數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)(dss),部分州已制定了數(shù)字簽名法。密鑰管理中還有一種很重要的技術(shù)就是秘密共享技術(shù),它是一種分割秘密的技術(shù),目的是阻止秘密過于集中,自從1979年shamir提出這種思想以來,秘密共享理論和技術(shù)達(dá)到了空前的發(fā)展和應(yīng)用,特別是其應(yīng)用至今人們?nèi)允株P(guān)注。我國(guó)學(xué)者在這些方面也做了一些跟蹤研究,發(fā)表了很多論文,按照x.509標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)了一些ca。但沒有聽說過哪個(gè)部門有制定數(shù)字簽名法的意向。目前人們關(guān)注的是數(shù)字簽名和密鑰分配的具體應(yīng)用以及潛信道的深入研究。 參考文獻(xiàn): 1馮登國(guó).密碼

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