DES信息安全传递系统的设计与实现(4)
图 2.1信息加密/解密示意图
2.1 对称密钥算法
密码算法也叫密码，基于密钥的算法通常有对称密钥密码算法（或私钥密码）和公钥算法（或公钥密码）两类。如果一个密码体制的Ke=Kd，即加密密钥能够从解密密钥中推算出来，反过来也成立，我们称为对称密钥密码算法。对称密钥密码算法也可称为对称算法或传统算法，包括换位加密、代替加密、乘积加密和综合加密等。在大多数对称密钥密码算法中，加密密钥和解密密钥是相同的。
对称密钥密码算法的加密和解密表示为：
E（M，K）=C
D（C，K）=M
对称加密算法的特征如下：
1) 通常计算速度非常快。
2) 基于简单的数学计算，所以可以通过硬件加速。
3) 密钥管理比较麻烦。
4) 通常用来做整段数据加密、块加密、流加密、消息完整性验证。
对称加密算法用来对敏感数据等信息进行加密，常用的算法包括：
• DES（Data Encryption Standard）：数据加密标准，速度较快，适用于加密大量数据的场合。
• 3DES（Triple DES）：是基于DES，对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密，强度更高。
• AES（Advanced Encryption Standard）：高级加密标准，是下一代的加密算法标准，速度快，安全级别高；
2.2 公钥算法
如果密码体制的Ke≠Kd即用作加密的密钥不同于用作解密的密钥，而且解密的密钥不能够根据加密密钥计算出来，我们称之为公钥算法。公钥算法也叫非对称算法。
用公开密钥Ke加密表示为：
E（M，Ke）=C
用相应私人密钥Kd解密可以表示为：
D（C，Kd）=M
公钥算法的特性如下：
1） 相对于对称加密算法，速度比较慢。
2） 基于硬件计算，密钥管理简单。
3） 通常用做少量数据的加密（如数字签名、对称加密算法的密钥交换）。
常见的非对称加密算法如下：
• RSA：由 RSA 公司发明，是一个支持变长密钥的公共密钥算法，需要加密的文件块的长度也是可变的；
• DSA（Digital Signature Algorithm）：数字签名算法，是一种标准的 DSS（数字签名标准）；
• ECC（Elliptic Curves Cryptography）：椭圆曲线密码编码学。
RSA加密算法应用
RSA加密算法除了用于少量数据加密之外，最主要的应用就是数字签名。数字签名是通过密码运算生成一组符号及代码，用于鉴定签名人的身份以及对电子数据内容的认可，它还能验证处文件的元件在传输过程中有无变动，确保传输电子文件的完整性、真实性和不可抵赖性。
（一） 数字签名的原理
被发送的文件用SHA编码加密产生128bit的数字摘要；发送方用自己的私有密钥对摘要再加密，形成数字签名；将原文和加密的摘要同时传给对方；对方用发送方的公共密钥对摘要解密，同时对收到的文件用SHA编码加密产生又一摘要；将解密后的摘要和重新用SHA编码加密收到的文件所产生的摘要相互对比。如两者一致，则说明签名可信而且传送过程中信息没有被破坏或篡改过。否则不然。
（二） 数字签名运算
数字签名使用者首先采用SHA编码法对欲签名的文件信息m进行数字摘要运算，得出摘要值h（m），再用自己掌握的私钥d和n进行签名运算，可获得数字签名s。
（三） 数字签名验证