詳細(xì)解析數(shù)據(jù)加密 續(xù)
數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)
傳統(tǒng)加密方法有兩種，替換和置換。上面的例子采用的就是替換的方法：使用密鑰將明文中的每一個(gè)字符轉(zhuǎn)換為密文中的一個(gè)字符。而置換僅將明文的字符按不同的順序重新排列。獨(dú)立使用這兩種方法的任意一種都是不夠安全的，但是將這兩種方法結(jié)合起來(lái)就能提供相當(dāng)高的安全程度。數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)（Data Encryption Standard，簡(jiǎn)稱DES）就采用了這種結(jié)合算法，他由IBM制定，并在1977年成為美國(guó)官方加密標(biāo)準(zhǔn)。
DES的工作原理為：將明文分割成許多64位大小的塊，每個(gè)塊用64位密鑰進(jìn)行加密，實(shí)際上，密鑰由56位數(shù)據(jù)位和8位奇偶校驗(yàn)位組成，因此只有256個(gè)可能的密碼而不是264個(gè)。每塊先用初始置換方法進(jìn)行加密，再連續(xù)進(jìn)行16次復(fù)雜的替換，最后再對(duì)其施用初始置換的逆。第i步的替換并不是直接利用原始的密鑰K，而是由K和i計(jì)算出的密鑰Ki。DES具有這樣的特性，其解密算法和加密算法相同，除了密鑰Ki的施加順序相反以外。
公開(kāi)密鑰加密
多年來(lái)，許多人都認(rèn)為DES并不是真的非常安全。事實(shí)上，即使不采用智能的方法，隨著快速、高度并行的處理器的出現(xiàn)，強(qiáng)制破解DES也是可能的。"公開(kāi)密鑰"加密方法使得DES及類似的傳統(tǒng)加密技術(shù)過(guò)時(shí)了。公開(kāi)密鑰加密方法中，加密算法和加密密鑰都是公開(kāi)的，所有人都可將明文轉(zhuǎn)換成密文。不過(guò)相應(yīng)的解密密鑰是保密的（公開(kāi)密鑰方法包括兩個(gè)密鑰，分別用于加密和解密），而且無(wú)法從加密密鑰推導(dǎo)出，因此，即使是加密者若未被授權(quán)也無(wú)法執(zhí)行相應(yīng)的解密。公開(kāi)密鑰加密思想最初是由Diffie和Hellman提出的，最著名的是Rivest、Shamir及Adleman提出的，目前通常稱為RSA（以三個(gè)發(fā)明者的首位字母命名）的方法，該方法基于下面的兩個(gè)事實(shí)：
1) 已有確定一個(gè)數(shù)是不是質(zhì)數(shù)的快速算法；
2) 尚未找到確定一個(gè)合數(shù)的質(zhì)因子的快速算法。
RSA方法的工作原理如下：
1) 任意選取兩個(gè)不同的大質(zhì)數(shù)p和q，計(jì)算乘積r=p*q；
2) 任意選取一個(gè)大整數(shù)e，e和(p-1)*(q-1)互質(zhì)，整數(shù)e用做加密密鑰。注意：e的選取是非常容易的，例如，所有大于p和q的質(zhì)數(shù)都可用。
3) 確定解密密鑰d：d * e = 1 modulo（p - 1）*（q - 1）根據(jù)e、p和q能容易地計(jì)算出d。
4) 公開(kāi)整數(shù)r和e，不過(guò)不公開(kāi)d；
5) 將明文P (假設(shè)P是個(gè)小于r的整數(shù))加密為密文C，計(jì)算方法為：C = Pe modulo r
6) 將密文C解密為明文P，計(jì)算方法為：P = Cd modulo r
然而只根據(jù)r和e（不是p和q）要計(jì)算出d是不可能的。因此，所有人都可對(duì)明文進(jìn)行加密，但只有授權(quán)用戶（知道d）才可對(duì)密文解密。
下面舉一簡(jiǎn)單的例子對(duì)上述過(guò)程進(jìn)行說(shuō)明，顯然我們只能選取非常小的數(shù)字。
例：選取p=3, q=5，則r=15，（p-1）*（q-1）=8。選取e=11（大于p和q的質(zhì)數(shù)），通過(guò)d * 11 = 1 modulo 8，計(jì)算出d =3。
假定明文為整數(shù)13。則密文C為
- C = Pe modulo r
- = 1311 modulo 115
- = 1,792,160,394,037 modulo 15
- = 7
復(fù)原明文P為：
- P = Cd modulo r
- = 73 modulo 15
- = 343 modulo 15
- = 13
因?yàn)閑和d互逆，公開(kāi)密鑰加密方法也允許采用這樣的方式對(duì)加密信息進(jìn)行"簽名"，以便接收方能確定簽名不是偽造的。假設(shè)A和B希望通過(guò)公開(kāi)密鑰加密方法進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，A和B分別公開(kāi)加密算法和相應(yīng)的密鑰，但不公開(kāi)解密算法和相應(yīng)的密鑰。A和B的加密算法分別是ECA和ECB，解密算法分別是DCA和DCB，ECA和DCA互逆，ECB和DCB互逆。若A要向B發(fā)送明文P，不是簡(jiǎn)單地發(fā)送ECB（P），而是先對(duì)P施以其解密算法DCA，再用加密算法ECB對(duì)結(jié)果加密后發(fā)送出去。密文C為：
C = ECB（DCA（P））
B收到C后，先后施以其解密算法DCB和加密算法ECA，得到明文P：
- ECA（DCB（C））
- = ECA（DCB（ECB（DCA（P））））
- = ECA（DCA（P）） /*DCB和ECB相互抵消*/
- = P /*DCB和ECB相互抵消*/
這樣B就確定報(bào)文確實(shí)是從A發(fā)出的，因?yàn)橹挥挟?dāng)加密過(guò)程利用了DCA算法，用ECA才能獲得P，只有A才知道DCA算法，沒(méi)有人，即使是B也不能偽造A的簽名。
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