密码学中加密算法的研究与实现.doc

,是研究计算机信息加密、解密及其变换的科学,是数学和计算机的交叉学科,也是一门新兴的学科[1]。早在四千年前,古埃及人就开始使用密码来保密传递消息。两千多年前,罗马国王JuliusCaesar(恺撒就开始使用目前称为“恺撒密码”的密码系统。长期以来,密码学仅在很小的范围内使用,直到20世纪40年代以后才有重大突破和发展。随着计算机网络和通信技术的发展,密码学得到前所未有的重视并迅速普及发展起来,深入到数据处理过程的各个环节。密码学相关科学大致可以分为3个方面:密码学(Cryptology是研究信息系统安全保密的科学;密码编码学(Cryptography是研究对信息进行编码,实现对信息隐藏;密码分析学(Cryptanalytics是研究加密消息的破译或消息伪造。其发展经过3个阶段:第一阶段是1949年之前,密码学是一门艺术,这阶段的研究特点是:①密码学还不是科学,而是艺术;②出现一些密码算法和加密设备,比如:转轮密码机ENIGMA;③简单的密码分析手段出现,数据的安全完全基于算法的保密。该阶段具有代表性的事件是1883年Kerchoffs第一次明确提出了编码的原则,即加密算法应建立在算法的公开且不影响明文和密钥的安全的基础上。这个原则成为传统密码和现代密码的分界线。第二阶段是1949-1975年,密码学成为一门独立的科学,其主要特点:数据安全基于密钥而不是算法的保密。第三阶段是1976年以后,密码学中公钥密码学成为主要研究方向,这阶段的主要特点是:公钥密码使得发送端和接收端无密钥传输的保密通信成为可能。本文针对密码学进行了深入研究,分析了这一领域中的两种主流加密体制以及对应的典型加密算法,通过程序开发对算法进行实现,并总结了加密技术在现实生活中的应用。,是用于加密和解密的数学函数[2]。如果算法本身是保密的,这种算法称为受限制的算法。受限制的密码算法不能进行质量控制或标准化,但对低密级的应用来说还是很流行。现代密码学则用密钥解决了这个问题,加、解密运算都依赖于密钥,用KE表示加密密钥,KD表示解密密钥,用C表示密文,M表示明文。=KD,或KE和KD可以相互推导,则加解密函数表达为:加密:EK(M=C;解密:DK(C=M;整个过程:DK(EK(M=M这种方式称为对称密钥密码体制。对称密钥密码体制的优点在于加解密速度快,安全强度高、加密算法比较简便高效、密钥简短和破译困难;便于硬件的实现和大规模使用。缺点是密钥的分配必须通过保密安全的信道,无法用来进行数字签名和抗抵赖。(Kp,Ks,把加密密钥公开,解密密钥保密,则加解密函数表达为:C=EKp(M;M=DKS(C;整个过程:DKS(EKp(M=M这种方式称为非对称密钥密码体制,或公开密钥密码体制。其优点在于极大地简化了密钥管理;密钥的分配不必保持信道的保密性,可用来签名和抗抵赖。缺点主要是加密速度慢,不便于硬件实现和大规模使用。,目前,DES算法在国内POS、ATM、磁卡及智能卡、加油站等领域被广泛应用。算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位,是