对称加密与非对称加密分析

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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；
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混合密码体制
基于单一密码体制下的密钥管理系统都存在一些缺陷,不能完美地 满足日益增长的应用需求.对于非对称密码体制的组合公钥技术,在 安全性要求较高、相对封闭的应用环境下,有较好的实用特性.采用 对称密码体制和公钥密码体制相结合的技术手段,设计出一个混合 密码体制下的新型密钥管理系统,包括密钥管理模型、系统功能、 密钥周期管理策略等,并对该系统的各项性能(安全性、高效性、灵 和性、可扩展性)进行了详细的论述。 混合密码的思想被提出，即用公钥密码加密一个用于对称加密的短 期密码，再由这个短期密码在对称加密体制下加密实际需要安全传 输的数据
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why
对称加密
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DES
非对称 加密
RSA
混合密码 体制
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对称加密与非对称加密
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why 在这样一个全球电子互联，电脑病毒 和电子黑客充斥，电子窃听和电子欺 诈肆虐的时代，安全不再是问题的时 代已经过去。随着社会的发展，如何 保证计算机数据安全一直是研究的热 点。信息安全的关键技术是密码技术， 密码技术有对称加密技术和非对称加 密技术之分。
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简介
对称加密 非对称加密
非对称加密算法需要两个密钥：公开 密钥（publickey）和私有密钥 （privatekey）。公开密钥与私有密 钥是一对，如果用公开密钥对数据进 行加密，只有用对应的私有密钥才能 解密；如果用私有密钥对数据进行加 密，那么只有用对应的公开密钥才能 解密。因为加密和解密使用的是两个 不同的密钥，所以这种算法叫作非对 称加密算法。
算法 原理
分组 模式
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DES
概述 2.算法原理 DES算法把64位的明文输入块变 为64位的密文输出块，它所使用 的密钥也是64位，主要分为两步： （1）初始置换 其功能是把输入的64位数据块按 位重新组合,并把输出分为L0、 R0两部分，每部分各长32位， 其置换规则为将输入的第58位换 到第一位，第50位换到第2 位……依此类推 （2）逆置换 经过16次迭代运算后，得到L16、 R16,将此作为输入，进行逆置换， 逆置换正好是初始置换的逆运算， 由此即得到密文输出。
RS A
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公钥加密系统可提供以下功能： A、机密性（Confidentiality）：保证非授权人员不能非法获取信息， 通过数据加密来实现 B、确认（Authentication）：保证对方属于所声称的实体，通过数 字签名来实现 C、数据完整性（Data integrity）：保证信息内容不被篡改，入侵 者不可能用假消息代替合法消息，通过数字签名来实现 D、不可抵赖性（Nonrepudiation）：发送者不可能事后否认他发送 过消息，消息的接受者可以向中立的第三方证实所指的发送者确实发 出了消息，通过数字签名来实现。可见公钥加密系统满足信息安全的 所有主要目标。
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非对称加密
1、乙方生成一对密钥（公钥和私钥）并将公钥向其它方公开。 2、得到该公钥的甲方使用该密钥对机密信息进行加密后再发送给乙方。 3、乙方再用自己保存的另一把专用密钥（私钥）对加密后的信息进行解密。乙方只 能用其专用密钥（私钥）解密由对应的公钥加密后的信息。 在传输过程中，即使攻击者截获了传输的密文，并得到了乙的公钥，也无法破解密文， 因为只有乙的私钥才能解密密文。 同样，如果乙要回复加密信息给甲，那么需要甲先公布甲的公钥给乙用于加密，甲自 己保存甲的私钥用于解密。
算法 原理
分组 模式
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DES
概述 3.五种分组模式 算法 原理 （1） EBC模式 （2）CBC模式 （3）CFB模式 （4）OFB模式 （5）CTR模式
分组 模式
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对于具有n个用户的网络，需要n(n-1)/2个密钥，在用户群不是 很大的情况下，对称加密系统是有效的。但是对于大型网络，当 用户群很大，分布很广时，密钥的分配和保存就成了问题。 对称密码算法的优点是计算开销小，加密速度快，是目前用于信 息加密的主要算法。它的局限性在于它存在着通信的贸易双方之 间确保密钥安全交换的问题。此外，某一贸易方有几个贸易关系， 他就要维护几个专用密钥。它也没法鉴别贸易发起方或贸易最终 方，因为贸易的双方的密钥相同。另外，由于对称加密系统仅能 用于对数据进行加解密处理，提供数据的机密性，不能用于数字 签名。因而人们迫切需要寻找新的密码体制。
目前混 合密码 机制仍 在飞速 发展中
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发送 方 对称密钥 接收方 私钥 接收 方
加密过程 解密过程 明文 数据 密文 被加密 的密钥
对称 密钥
接收方 公钥 密文 密文
对称 密钥
对称密钥
加密过程 被加密 的密钥 数据 密文
解密过程 明文
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混合密码体制
针对如何能有效地保证数据库系统的安全以及实现数据的保密性、 完整性和有效性问题,通过对非对称加密算法(RSA)和对称加密算法 (Triple-DES)两种数据库加密方法进行了探讨,提出了一种混合加 密算法,并且对混合算法性能进行了测试,该混合算法能很好的解决 数据加密和密钥传输问题,而且算法的保密强度很高,运算效率与对 称算法相当. 随着网络技术的发展,人们在享受开放性便利的同时也受到网络安 全问题的威胁,身份认证是保证网络安全的重要措施之一,传统对称 密码体制和非对称密码体制认证方式各有其优缺点.混合密码认证 模型(Hybrid Encryption Model for Authentification,HEMA),具 有明显优于两种传统体制的特点，可以广泛应用于开放性网络应用 技术,如移动代理和多代理的安全保障体系以及其它需要用户身份 认证的场合.
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L0GO 公钥密码体制的算法中最著名的代表是RSA系统，此外还有:背 包密码、McEliece密码、Diffe_Hellman、Rabin、零知识证 明、椭圆曲线、EIGamal算法等。 RSA加密算法是最常用的非对称加密算法，CFCA在证书服务中 离不了它。RSA是第一个比较完善的公开密钥算法，它既能用 于加密，也能用于数字签名。 RSA以它的三个发明者Ron Rivest, Adi Shamir, Leonard Adleman的名字首字母命名，这个算法经受住了多年深入的密 码分析，虽然密码分析者既不能证明也不能否定RSA的安全性， 但这恰恰说明该算法有一定的可信性，目前它已经成为最流行 的公开密钥算法。
字母编码表为按字母顺序排列数值，即： 则得到分组后的key的明文信息为：11，05，25。 （3）明文加密 用户加密密钥(3,33) 将数字化明文分组信息加密成密文。由 C≡Me(mod n)得： 因此，得到相应的密文信息为：11，31，16。 （4）密文解密。 用户B收到密文，将其解密，只需要计算，即 用户B得到明文信息为：11，05，25。根据上面的编码表将其转 换为英文，我们又得到了恢复后的原文“key”。
对称加密算法是应用较早的加密算法， 技术成熟。在对称加密算法中，数据发 信方将明文（原始数据）和加密密钥一 起经过特殊加密算法处理后，使其变成 复杂的加密密文发送出去。收信方收到 密文后，若想解读原文，则需要使用加 密用过的密钥及相同算法的逆算法对密 文进行解密，才能使其恢复成可读明文。 在对称加密算法中，使用的密钥只有一 个，发收信双方都使用这个密钥对数据 进行加密和解密，这就要求解密方事先 必须知道加密密钥。
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对称加密
1.特点: 数据的发送方和接收方使用的是同一把密钥 2、过程: 发送方对信息加密 发送方将加密后的信息传送给接收方 接收方对收到信息解密，得到信息明文
密钥发送方 (= 密钥接收方) 明文 发送方 加密 密文 Internet 密文
密钥接收方 明文 解密 接收方
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发展历程
最初的使 用仅限于 从执行效 率方面进 行考虑
2000年 Cramer和 Shoup提 出 KEM.DEM 结构的混合 混合体制
2005年 Dent将 签秘思想 引入混合 密码体制
结合多用 户环境基 于角色的 密码学思 想，研究 支持密码 工作的模 式的混合 签秘秘钥 封装机制
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虽然RSA的安全性依赖于大数的因子分解，但并没有从理论上证明破 译RSA的难度与大数分解难度等价。即RSA的重大缺陷是无法从理论上 把握它的保密性能如何。 此外，RSA的缺点还有： A)产生密钥很麻烦，受到素数产生技术的限制，因而难以做到一次一 密。 B)分组长度太大，为保证安全性，n 至少也要 600 bits 以上，使运 算代价很高，尤其是速度较慢，较对称密码算法慢几个数量级；且随 着大数分解技术的发展，这个长度还在增加，不利于数据格式的标准 化。因此，使用RSA只能加密少量数据，大量的数据加密还要靠对称 密码算法。
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RS A RSA的工作原理。为了便于计算。在以下实 可以通过一个简单的例子来理解
例中只选取小数值的素数p,q,以及e，假设用户A需要将明文“key”通过RSA 加密后传递给用户B，过程如下： （1）设计公私密钥(e,n)和(d,n)。 令p=3，q=11，得出n=p×q=3×11=33；f(n)=(p-1)(q-1)=2×10=20；取e=3， （3与20互质）则e×d≡1 mod f(n)，即3×d≡1 mod 20。 d怎样取值呢？可以用试算的办法来寻找。 试算结果见下表：
通过试算我们找到，当d=7时， e×d≡1 mod f(n)同余等式成立。因 此，可令d=7。从而我们可以设计出 一对公私密钥，加密密钥（公钥）为： KU =(e,n)=(3,33)，解密密钥（私钥） 为：KR =(d,n)=(7,33)。
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RS （2）英文数字化。 A 将明文信息数字化，并将每块两个数字分组。假定明文英文
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DES
概述 1.概述 DES算法全称为Data Encryption Standard，即数据 加密算法，它是IBM公司于1975 年研究成功并公开发表的。DES 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DES算法的工作 密钥；Data也为8个字节64位， 是要被加密或被解密的数据； Mode为DES的工作方式,有两种： 加密或解密。