對(duì)稱(chēng)與非對(duì)稱(chēng)加密

1、對(duì)稱(chēng)加密算法與非對(duì)稱(chēng)加密算法第2單元加密與解密的密鑰相同加密與解密的密鑰相同(對(duì)稱(chēng)加密對(duì)稱(chēng)加密)，即，即：P=D(K,E(K,P) 。也稱(chēng)單密鑰算法，或也稱(chēng)單密鑰算法，或傳統(tǒng)加密算法。例如傳統(tǒng)加密算法。例如DES，IDEA等。等。對(duì)稱(chēng)加密算法對(duì)稱(chēng)加密算法P47對(duì)稱(chēng)加密算法對(duì)稱(chēng)加密算法的特點(diǎn)算法簡(jiǎn)單、速度快，被加密的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度可以很大密密鑰在加密方和解密方之間傳遞和分發(fā)必須通過(guò)安全通道進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)需要保存的密鑰太多密鑰太多用戶(hù)需保存的密鑰數(shù)P47對(duì)稱(chēng)加密技術(shù)中的典型代表對(duì)稱(chēng)加密技術(shù)中的典型代表DES, 數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（Data Encryption Standard,DES)DES概述

2、概述分組加密算法：明文和密文為分組加密算法：明文和密文為64位分組長(zhǎng)度位分組長(zhǎng)度對(duì)稱(chēng)算法：加密和解密除密鑰編排不同外，使用對(duì)稱(chēng)算法：加密和解密除密鑰編排不同外，使用同一算法同一算法密鑰長(zhǎng)度：密鑰長(zhǎng)度：56位位，每個(gè)第，每個(gè)第8位為奇偶校驗(yàn)位位為奇偶校驗(yàn)位采用混亂和擴(kuò)散的組合，每個(gè)組合采用替代和置采用混亂和擴(kuò)散的組合，每個(gè)組合采用替代和置換方法，換方法，共共16輪運(yùn)算輪運(yùn)算只使用了標(biāo)準(zhǔn)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，運(yùn)算速度快，只使用了標(biāo)準(zhǔn)的算術(shù)和邏輯運(yùn)算，運(yùn)算速度快，通用性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)通用性強(qiáng)，易于實(shí)現(xiàn)DES加密算法是由 IBM 研究在1977年提出的。并被美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局宣布為數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)DES，主要用于民

3、用敏感信息的加密輸入輸入64比特明文數(shù)據(jù)比特明文數(shù)據(jù)初始置換初始置換IP在密鑰控制下在密鑰控制下16輪迭代輪迭代初始逆置換初始逆置換IP-1輸出輸出64比特密文數(shù)據(jù)比特密文數(shù)據(jù)交換左右交換左右32比特比特 DES加密過(guò)程加密過(guò)程DES的應(yīng)用 DES具有算法容易實(shí)現(xiàn)、速度快、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但也有密鑰位數(shù)少、保密強(qiáng)度較差、密鑰管理復(fù)雜等缺點(diǎn)。 DES主要的應(yīng)用范圍： 1、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信（限于民用敏感信息） 2、電子資金傳送系統(tǒng) 3、保護(hù)用戶(hù)文件 4、用戶(hù)識(shí)別DES安全性安全性19981998年年7 7月電子前沿基金會(huì)（月電子前沿基金會(huì)（EFFEFF）使用一臺(tái)）使用一臺(tái)2525萬(wàn)美圓的電腦在萬(wàn)美圓

4、的電腦在5656小時(shí)內(nèi)破譯了小時(shí)內(nèi)破譯了5656比特密比特密鑰的鑰的DESDES19991999年年1 1月月RSARSA數(shù)據(jù)安全會(huì)議期間，電子前沿?cái)?shù)據(jù)安全會(huì)議期間，電子前沿基金會(huì)用基金會(huì)用2222小時(shí)小時(shí)1515分鐘就宣告破解了一個(gè)分鐘就宣告破解了一個(gè)DESDES的密鑰的密鑰關(guān)于關(guān)于DES算法的一個(gè)最有爭(zhēng)議的問(wèn)題就是擔(dān)算法的一個(gè)最有爭(zhēng)議的問(wèn)題就是擔(dān)心實(shí)際心實(shí)際56比特的密鑰長(zhǎng)度不足以抵御窮舉比特的密鑰長(zhǎng)度不足以抵御窮舉式攻擊，因?yàn)槊荑€量只有式攻擊，因?yàn)槊荑€量只有 個(gè)個(gè) 早在早在1977年，年，Diffie和和Hellman已建議制造已建議制造一個(gè)每秒能測(cè)試一個(gè)每秒能測(cè)試100100萬(wàn)個(gè)密鑰的

5、萬(wàn)個(gè)密鑰的VLSI芯片。芯片。每秒測(cè)試每秒測(cè)試100100萬(wàn)個(gè)密鑰的機(jī)器大約需要一天萬(wàn)個(gè)密鑰的機(jī)器大約需要一天就可以搜索整個(gè)密鑰空間。他們估計(jì)制造就可以搜索整個(gè)密鑰空間。他們估計(jì)制造這樣的機(jī)器大約需要這樣的機(jī)器大約需要2000萬(wàn)萬(wàn)美元美元DES的安全性的安全性1756102對(duì)稱(chēng)密碼體制的其它算法 對(duì)稱(chēng)加密算法還TDEA（3DES）、IDEA、AES、MD%、RC5等。 1、TDEA算法 在DES的基礎(chǔ)上采用三重和雙密鑰加密的方法，算法步驟為： （1）發(fā)送方使用密鑰K1進(jìn)行第一次DES加密 （2）發(fā)送方用密鑰K2對(duì)上一結(jié)果進(jìn)行DES解密 （3）發(fā)送方再用K1對(duì)上一結(jié)果進(jìn)行第二次DES加密 （4）

6、接收方相應(yīng)地使用K1解密、K2加密、再用K1解密對(duì)稱(chēng)密碼體制的其它算法2、IDEA 類(lèi)似于TDEA，是一種分組密碼算法，分組長(zhǎng)度為64位，但密鑰長(zhǎng)度為128位。3、AES（高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)） 是一種分組長(zhǎng)度和密鑰長(zhǎng)度都可變的分組密碼算法，其分長(zhǎng)度和密鑰長(zhǎng)度分別可為128、192和256，具有安全、高效和靈活等特點(diǎn)。 非對(duì)稱(chēng)加密體制非對(duì)稱(chēng)加密體制 對(duì)稱(chēng)密鑰加密方法存在的問(wèn)題： 1、密鑰的生成、管理、分發(fā)等都很復(fù)雜； 2、不能實(shí)現(xiàn)數(shù)字簽名。 加密與解密的密鑰不同，且由其中一個(gè)不容易推出另一個(gè)：P=D(KD,E(KE,P)。也稱(chēng)雙密鑰算法或公開(kāi)密鑰算法。如RSA算法非對(duì)稱(chēng)加密體制非對(duì)稱(chēng)加密體制非對(duì)稱(chēng)加密

7、體制非對(duì)稱(chēng)加密體制加密密鑰是公開(kāi)的，稱(chēng)為公開(kāi)密鑰。解密密鑰上保密的，稱(chēng)為私鑰。 加密算法和解密算法都是公開(kāi)的，每個(gè)用戶(hù)有一個(gè)對(duì)外公開(kāi)的加密密鑰和對(duì)外保密的解密密鑰。 私鑰由公鑰決定，但卻不能由公鑰計(jì)算出來(lái)。理論上解密密鑰可由加密密鑰推算出來(lái)，但這種算法設(shè)計(jì)中實(shí)際上是不可能的，或者即使能夠推算出來(lái)，但要花費(fèi)很長(zhǎng)的時(shí)間而成為不可行的。所以公開(kāi)加密密鑰也不會(huì)危害私鑰的安全。非對(duì)稱(chēng)加密體制非對(duì)稱(chēng)加密體制n公鑰密碼學(xué)的出現(xiàn)使大規(guī)模的安全通信得以實(shí)現(xiàn) 解決了密鑰分發(fā)問(wèn)題n公鑰密碼學(xué)還可用于另外一些應(yīng)用：數(shù)字簽名、防抵賴(lài)等公開(kāi)密鑰加密技術(shù)的特點(diǎn)算法復(fù)雜、速度慢，被加密的數(shù)據(jù)塊長(zhǎng)度不宜太大公鑰在加密方和解密方

8、之間傳遞和分發(fā)不必通過(guò)安全通道進(jìn)行用戶(hù)需保存的密鑰數(shù)RSA 算法算法公鑰加密體制中的典型代表公鑰加密體制中的典型代表RSA 算法算法 由美國(guó)麻省理工大學(xué)的Ron Rivest, Adi Shamir和Len Adleman于1977年研制并于1978年首次發(fā)表；是整個(gè)編碼學(xué)歷史上最大的變革。與以前的所有方法都截然不同。一方面公開(kāi)蜜鑰算法是基于數(shù)學(xué)函數(shù)而不是替代和置換，更重要的是，公開(kāi)密鑰是非對(duì)稱(chēng)的，它用到兩個(gè)不同的密鑰。一個(gè)用于加密，一個(gè)用于解密。vRSA是一種分組密碼vRSA既可用于加密，又可用于數(shù)字簽名，已得到廣泛采用；vRSA依賴(lài)以下的假定：基于分解大整數(shù)的困難性基于分解大整數(shù)的困難性v

9、RSA已被許多標(biāo)準(zhǔn)化組織(如ISO、ITU、IETF和SWIFT等)接納27225如果如果A A想給想給B B發(fā)送一個(gè)報(bào)文，他就用發(fā)送一個(gè)報(bào)文，他就用B B公開(kāi)的密鑰加密公開(kāi)的密鑰加密這個(gè)報(bào)文。這個(gè)報(bào)文。B B收到這個(gè)報(bào)文后就用他的保密密鑰解密報(bào)文。其他收到這個(gè)報(bào)文后就用他的保密密鑰解密報(bào)文。其他所有收到這個(gè)報(bào)文的人都無(wú)法解密他，因?yàn)橹挥兴惺盏竭@個(gè)報(bào)文的人都無(wú)法解密他，因?yàn)橹挥蠦 B才才有有B B的私有密鑰。的私有密鑰。RSA算法的重要步驟算法的重要步驟 對(duì)稱(chēng)密鑰密碼算法的特點(diǎn)：算法簡(jiǎn)單，加對(duì)稱(chēng)密鑰密碼算法的特點(diǎn)：算法簡(jiǎn)單，加/解解密速度快，但密鑰管理復(fù)雜，不便于數(shù)字簽名；密速度快，但密鑰管理復(fù)雜，不便于數(shù)字簽名； 非對(duì)稱(chēng)密鑰密碼算法的特點(diǎn)：算法復(fù)雜，加非對(duì)稱(chēng)密鑰密碼算法的特點(diǎn)：算法復(fù)雜，加/解密速度慢，密鑰管理簡(jiǎn)單，可用于數(shù)字簽名。解密速度慢，密鑰管理簡(jiǎn)單，可用于數(shù)字簽名。 所以將兩者結(jié)合起來(lái)，形成混合加密方法。所以將兩者結(jié)合起來(lái)，形成混合加密方法。即：即：混合加密方法混合加密方法 發(fā)送者將明文用對(duì)稱(chēng)加密算法加密后傳發(fā)送者將明文用對(duì)稱(chēng)加密算法加密后傳給接收者，再將