采用密码算法的智能卡的应用.doc

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1、采用密码算法的智能卡的应用　　引言　　在过去的十年中，智能卡上的计算能力发展迅速，基于公钥的智能卡广泛应用于各个领域。智能卡（SmartCard）有接触与非接触卡片，内嵌有微芯片的塑料卡的通称。有包含RFID芯片的，也有加上热敏膜技术的，实现可视功能的，卡片具有储存信息的功能，能实现智能功能作用。智能卡配备有CPU和RAM,可自行处理数量较多的数据而不会干扰到主机CPU的工作。智能卡还可过滤错误的数据，以减轻主机CPU的负担。适应于端口数目较多且通信速度需求较快的场合。智能卡是IC卡（集成电路卡）的一种，按所嵌的

2、芯片类型的不同，IC卡可分为三类：1.存储器卡：卡内的集成电路是可用电擦除的可编程只读存储器EEPROM,它仅具数据存储功能，没有数据处理能力；存储卡本身无硬件加密功能，只在文件上加密，很容易被破解。卡内的集成电路包括中央处理器CPU、可编程只读存储器EEPROM、随机存储器RAM和固化在只读存储器ROM中的卡内操作系统COS（ChipOperatingSystem）。卡中数据分为外部读取和内部处理部分，确保卡中数据安全可靠。　　　　1消息认证码　　消息认证码实际上是对消息本身产生的一个冗余的信息，消息认证码是利

3、用密钥对要认证的消息产生新的数据块并对数据块加密生成的，它对于要保护的信息来说是一一对应的。因此消息认证码可以有效保证消息的完整性，以及实现发送方消息的不可抵赖和不可伪造。　　消息认证码不支持可逆性，是多对一的函数，其定义域由任意长的消息组成，而值域是由远小于消息长度的比特串构成。从理论上来说，一定存在不同的消息产生相同的认证码，因此必须找到一种足够单向和强碰撞自由性的方法才是安全的。　　而对于消息认证码的主要攻击目标也是找到一对或者多对碰撞消息。对于现有的攻击方法，有些可以攻击任意类型的哈希方案，有些只针对特定

4、的哈希方案。自从2004年MD5算法被攻破以后，SHA也面临被攻破的危险。　　2分组密码　　分组密码在密码领域广泛使用，除了本身的几种工作模式之外，它可以用来构建MAC,也可以用来构建哈希函数、伪随机函数等等。分组密码具有速度快、易于标准化和便于软硬件实现等特点，通常是信息域网络安全中实现数据加密、数字签名、认证及密钥管理的核心体制，它在计算机通信和信息系统安全领域中有着最广泛的应用。　　第一个广泛使用的分组密码算法是DES算法。DES自1977年公布后得到了许多组织、部门的使用，各国的密码学工作者也对它进行了深

5、入的分析，它是迄今为止使用最广泛和最成功的分组密码。DES的轮函数采用Feistel网络，8个s盒，扩充、压缩置换、块置换。其算法简洁、快速且加解密相似。但一个明显的缺陷是s盒为黑盒，因此公众长久地抱怨并怀疑它设有陷门。早期的迭代分组密码设计主要围绕DES进行，后来在此基础上有很大的发展，出现了众多的Feistel型密码，DES的设计至今仍闪烁着人类设计思想的精华，其结构和部件仍在被后人效仿。数据加密算法（DataEncryptionAlgorithm,DEA）是一种对称加密算法，很可能是使用最广泛的密钥系统，特

6、别是在保护金融数据的安全中，最初开发的DEA是嵌入硬件中的。通常，自动取款机（AutomatedTellerMachine,ATM）都使用DEA.它出自IBM的研究工作，IBM也曾对它拥有几年的专利权，但是在1983年已到期后，处于公有范围中，允许在特定条件下可以免除专利使用费而使用。　　DES使用一个56位的密钥以及附加的8位奇偶校验位，产生最大64位的分组大小。这是一个迭代的分组密码，使用称为Feistel的技术，其中将加密的文本块分成两半。使用子密钥对其中一半应用循环功能，然后将输出与另一半进行”异或”运算

7、；接着交换这两半，这一过程会继续下去，但最后一个循环不交换。DES使用16个循环，使用异或，置换，代换，移位操作四种基本运算。是旅居瑞士中国青年学者来学嘉和着名密码专家J.Massey于1990年提出的。它在1990年正式公布并在以后得到增强。这种算法是在DES算法的基础上发展出来的，类似于三重DES,和DES一样IDEA也是属于对称密钥算法。发展IDEA也是因为感到DES具有密钥太短等缺点，已经过时。IDEA的密钥为128位，这么长的密钥在今后若干年内应该是安全的。类似于DES,IDEA算法也是一种数据块加密算

8、法，它设计了一系列加密轮次，每轮加密都使用从完整的加密密钥中生成的一个子密钥。与DES的不同处在于，它采用软件实现和采用硬件实现同样快速。　　Rijndael是AES活动的最终胜利者，现已替代DES成为美国新的加密标准。国家标准技术研究所（NIST）选择Rijndael作为美国政府加密标准（AES）的加密算法，AES取代早期的数据加密标准（DES）。Rijndael由比利