网络信息加密软件的实现(三)

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网络信息加密软件的实现(三)

密码是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重要保密手段。依照这些法则，变明文为密文，称为加密变换；变密文为明文，称为脱密变换。密码在早期仅对文字或数码进行加、脱密变换，随着通信技术的发展，对语音、图像、数据等都可实施加、脱密变换。
密码学是在编码与破译的斗争实践中逐步发展起来的，并随着先进科学技术的应用，已成为一门综合性的尖端技术科学。它与语言学、数学、电子学、声学、信息论、计算机科学等有着广泛而密切的联系。它的现实研究成果，特别是各国政府现用的密码编制及破译手段都具有高度的机密性。
进行明密变换的法则，称为密码的体制。指示这种变换的参数，称为密钥。它们是密码编制的重要组成部分。密码体制的基本类型可以分为四种：错乱——按照规定的图形和线路，改变明文字母或数码等的位置成为密文；代替——用一个或多个代替表将明文字母或数码等代替为密文；密本——用预先编定的字母或数字密码组，代替一定的词组单词等变明文为密文；加乱——用有限元素组成的一串序列作为乱数，按规定的算法，同明文序列相结合变成密文。以上四种密码体制，既可单独使用，也可混合使用，以编制出各种复杂度很高的实用密码。
20世纪70年代以来，一些学者提出了公开密钥体制，即运用单向函数的数学原理，以实现加、脱密密钥的分离。加密密钥是公开的，脱密密钥是保密的。这种新的密码体制，引起了密码学界的广泛注意和探讨。
利用文字和密码的规律，在一定条件下，采取各种技术手段，通过对截取密文的分析，以求得明文，还原密码编制，即破译密码。破译不同强度的密码，对条件的要求也不相同，甚至很不相同。
中国古代秘密通信的手段，已有一些近于密码的雏形。宋曾公亮、丁度等编撰《武经总要》“字验”记载，北宋前期，在作战中曾用一首五言律诗的40个汉字，分别代表40种情况或要求，这种方式已具有了密本体制的特点。
1871年，由上海大北水线电报公司选用6899个汉字，代以四码数字，成为中国最初的商用明码本，同时也设计了由明码本改编为密本及进行加乱的方法。在此基础上，逐步发展为各种比较复杂的密码。
在欧洲，公元前405年，斯巴达的将领来山得使用了原始的错乱密码；公元前一世纪，古罗马皇帝凯撒曾使用有序的单表代替密码；之后逐步发展为密本、多表代替及加乱等各种密码体制。
二十世纪初，产生了最初的可以实用的机械式和电动式密码机，同时出现了商业密码机公司和市场。60年代后，电子密码机得到较快的发展和广泛的应用，使密码的发展进入了一个新的阶段。
密码破译是随着密码的使用而逐步产生和发展的。1412年，波斯人卡勒卡尚迪所编的百科全书中载有破译简单代替密码的方法。到16世纪末期，欧洲一些国家设有专职的破译人员，以破译截获的密信。密码破译技术有了相当的发展。1863年普鲁士人卡西斯基所著《密码和破译技术》，以及1883年法国人克尔克霍夫所著《军事密码学》等著作，都对密码学的理论和方法做过一些论述和探讨。1949年美国人香农发表了《秘密体制的通信理论》一文，应用信息论的原理分析了密码学中的一些基本问题。
自19世纪以来，由于电报特别是无线电报的广泛使用，为密码通信和第三者的截收都提供了极为有利的条件。通信保密和侦收破译形成了一条斗争十分激烈的隐蔽战线。
1917年，英国破译了德国外长齐默尔曼的电报，促成了美国对德宣战。1942年，美国从破译日本海军密报中，获悉日军对中途岛地区的作战意图和兵力部署，从而能以劣势兵力击破日本海军的主力，扭转了太平洋地区的战局。在保卫英伦三岛和其他许多著名的历史事件中，密码破译的成功都起到了极其重要的作用，这些事例也从反面说明了密码保密的重要地位和意义。
当今世界各主要国家的政府都十分重视密码工作，有的设立庞大机构，拨出巨额经费，集中数以万计的专家和科技人员，投入大量高速的电子计算机和其他先进设备进行工作。与此同时，各民间企业和学术界也对密码日益重视，不少数学家、计算机学家和其他有关学科的专家也投身于密码学的研究行列，更加速了密码学的发展。
现在密码已经成为单独的学科，从传统意义上来说，密码学是研究如何把信息转换成一种隐蔽的方式并阻止其他人得到它。
密码学是一门跨学科科目，从很多领域衍生而来：它可以被看做是信息理论，却使用了大量的数学领域的工具，众所周知的如数论和有限数学。
历史的车轮滚滚向前，密码学紧跟科学技术前进的步伐，经历了如下的发展历程：从密码学的初级形式的手工阶段，经历中级形式的机械阶段，发展到今天高级形式的电子与计算机阶段。计算机的出现大大促进了密码学的变革，正如德国学者T. Betch所说：“突然，现代密码学从半军事化的角落里解脱出来，一跃成为通信科学领域中的中心研究课题”。
由于商业应用和大量计算机网络通信的需要，民间对数据保护、数据传输的安全性，防止商业谍报活动等课题越来越受到重视。1977年，美国国家标准局正式颁布数据加密标准DES（Data Encryption Standard），作为联邦标准免费提交美国公众使用；1976年，在计算机网络安全通信需要的背景下，美国学者W.Diffle和M.E.Hellman提出了公开密钥系统（Public Key Cryptosystem）的新概念；随后不久，各种不同的实施方案应运而生，密码学的发展从此进入了一个崭新的阶段。
2.1.2密码体制的构成
什么是密码算法，简单地说就是一个变换E，这个变换将需要保密的明文消息m转换成密文c，如果用一个公式表示就是：

这个过程称之为加密，注意其中使用了一个重要的参数k是加密过程中使用的密钥。
在通信中如果敌方不掌控密钥k，即是他截获了密文c，他也无法从c恢复明文信息m，也就是说一个理想的密码算法因该保证从密文c反推明文m极为困难。
通信双方一方为发送方，或简称为发送，另一方为接收方或简称收方。传统的保密通信如图2.1所示。

图2.1 传统的保密通信过程
从密文c恢复明文m的过程称之为解密。解密算法D是加密算法E的逆运算，解密算法是从使用密钥k从密文恢复为明文的过程。
下面是几个跟数据加密概念相关的术语[9]。
（1）明文：作为算法的输入，原始的可理解的消息或数据。明文可以是字符串、文本文件、图像文件、数字化语音流或数字化视频信息等。
（2）密文：作为算法的输出，通过数据加密的手段，将明文变换成的晦涩难懂的信息。密文是随机的数据流，并且其意义不可理解。
（3）加密：用密钥将明文进行各种代换，转变成密文的过程。
（4）解密：加密的逆过程，即用密钥将密文转变成明文的过程。加密和解密需要遵循的一个重要原则：明文与密文的相互变换是可逆变换，并且只存在惟一的、无差别的可逆变换。
（5）密钥：由使用密码体制的用户随机选取的，惟一能控制明文与密文之间转换的关键字。密钥通常是一随机字符串。根据数据加密的方式，可以将密码技术分为对称密码技术、非对称密码技术。根据密钥的分配，可分为公钥和私钥。
2.1.3密码体制的分类

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2010-12-03 11:15:05【返回顶部】