信息安全结课论文

专业：信息管理与信息系统

学号：0811120120 Hebei Normal University of Science & Technology

信息安全结课论文

（2014-2015第二学期）

题目：数据加密技术研究

院（系、部）：工商管理学院

学生姓名：于跃

任课教师：刘海滨

2015年4月30日

摘要

数据密码技术[1]是网络与信息安全的核心技术，其基本的设计思想是把欲发

送消息(明文)的各种变换(称为加密算法)后的载体形式(称为密文)进行存储和传输，授权的接受者用相应的变换(称为解密算法)恢复明文，不合法的截收者对明

文不可见或不理解，从而达到信息安全的目的。

关键词：明文；加密算法；密文；解密算法

ABSTRACT

Document code technology is the core of the network and information security technology, its basic design thought is to send the message (plaintext) of all kinds of transform (called encryption algorithm) after the carrier form (called ciphertext) for storage and transmission, authorized receiver using corresponding transform (called decryption algorithm) resume expressly, not legal JieShou expressly the invisible or don't understand, so as to achieve the purpose of information security.

key words：expressly；encryption algorithm；ciphertext；decryption algorithm 1. 绪论

1.1 时代背景

在信息时代，信息安全问题越来越重要。我们经常需要一种措施来保护我们的数据，防止被一些怀有不良用心的人所看到或者破坏。因此，在客观上就需要一种强有力的安全措施来保护机密数据不被窃取或篡改。解决这个问题的方式就是数据加密。一个加密网络，不但可以防止非授权用户的搭线窃听和入网，而且也是对付恶意软件的有效方法之一。有些时候用户可能需要对一些机密文件进行加密，不是因为要在网络上进传输该文件，而是担心有人窃取计算机口令而获得该机密文件。身份认证是基于加密技术的，其作用是来确定用户是否是真实的。在传输过程中对数据进行加密，可以保障数据在传输过程中安全。网络安全所要求的保密性、完整性、可用性，都可以利用密码技术来实现。可以说，密码技术是保护大型通信网络上传输信息的实用手段之一。

1.2 时代意义

随着现代信息快速发展和网络的普及，人们可以不用出门而了解世界大事和得知一些重要的信息。同时，带来的负面影响：人们在这快速发展的今天再也没

有属于自己的秘密，已经成了“裸人”。为了我们个人隐私不被泄漏，因此要保护好自己的个人信息。所以数据的加密对我们来说非常的重要，数据的加密可以用到各个领域，它影响我们生活的方方面面。

2数据加密

2.1 密码学概述

密码学[2]是一门古老而深奥的学科，对一般人来说是非常陌生的。长期以来，只在很小的范围内使用，如军事、外交、情报等部门。计算机密码学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。

随着计算机网络和计算机通讯技术的发展，计算机密码学得到前所未有的重视，并迅速普及和发展起来。在国外，它已成为计算机安全主要的研究方向。密码学的历史比较悠久，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Julius Caesarea(恺撒)就开始使用目前称为“恺撒密码”的密码系统。但是密码技术直到20世纪40年代以后才有重大突破和发展。特别是20世纪70年代后期，由于计算机、电子通信的广泛使用，现代密码学得到了空前的发展。

2. 2 消息和加密

遵循国际命名标准，加密和解密可以翻译成：“Encipher(译成密码)”和“(Decipher)(解译密码)”，也可以这样命名：“Encrypt(加密)”和“Decrypt(解密)”。

消息被称为明文，用某种方法伪装消息加以隐藏它的内容的过程称为加密[3]。加了密的消息称为密文，而把密文转变为明文的过程称为解密。加密和解密的过程如下图1所示：

图1 加密解密过程

明文用M(Message，消息)或P(Plaintext，明文)表示，它可能是比特流、文本文件、位图、数字化的语音流或者数字化的视频图像等。

密文用C(Cipher)表示，也是二进制数据，有时和M一样大，有时稍大。通过压缩和加密的结合，C有可能比P小些。

加密函数E作用于M得到密文C，用数学公式表示为：

E(M)=C (1)

解密函数D作用于C产生M，用数据公式表示为：

D(C)=M (2) 先加密后再解密消息，得到原始的明文，用数据公式表示为：

D(E(M))=M (3) 2. 3 密码学的性质

除了提供机密性外，密码学需要提供三方面的功能：鉴别、完整性和抗抵赖性。这些功能是通过计算机进行社会交流，是社会重要的需求。

鉴别：消息的接收者应该能够确认消息的来源；入侵者不可能伪装成他人。

完整性：消息的接收者应该能够验证在传送过程中消息没有被修改；入侵者不可能用假消息代替合法消息。

抗抵赖性：发送消息者事后不可能虚假地否认他发送的消息。

3密钥和算法

3.1 密钥

K可以是很多数值里的任意值，密钥K的可能值的范围叫做密钥空间[4]。加密和解密运算都使用这个密钥，即运算都依赖于密钥，并用K作为下标表示，加解密函数表达式为：

EK(M)=C (4)

DK(C)=M (5)

DK(EK(M))=M (6) 有些算法使用不同的加密密钥和解密密钥，也就是说加密密钥K1与相应的解密密钥K2不同，在这种情况下，加密和解密的函数表达式为：

EK1(M)=C (7)

DK2(C)=M (8) 3. 2 凯撒加解密算法实现

Julius Ceasar 使用了一种简单的替换密码——称为恺撒密码(Caesar cipher)。

恺撒密码首先被应用于军事上(Gallic Wars)，他的替换规则：每个字母用其后的第三个字母替换。

恺撒密码可以描述如下：

Plain: ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ