密码术与网络编程

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1、C#网络编程技术教程第十一章密码术与网络编程学习目标了解密码术的基本概念。熟悉目前常用的两种加密技术：对称加密、非对称加密。熟悉数字信封和数字签名技术。掌握.NET中散列算法、对称加密算法和非对称加密算法的编程方法。本章内容11.1密码术概述11.2.NET密码术编程基础11.3综合实例11.1密码术概述图11.1加密与解密示意图11.1密码术概述计算机网络的广泛应用对社会经济、科学研究、文化的发展产生了重大的影响，同时也不可避免地会带来一些新的社会、道德、政治和法律问题。目前，网络安全问题已经成为信息化社会

2、的一个焦点问题。计算机网络为信息的获取、传输、处理、利用与共享提供了一个高效、快捷、安全的通信环境和传输通道。网络安全技术从根本上来说就是通过解决网络中存在的安全问题来达到确保信息在网络环境中的存储、处理和传输安全的目的。其中网络信息安全是网络安全技术中的主要研究内容之一，它主要包括两个方面的内容：信息存储安全和信息传输安全。信息存储安全是指如何确保静态存储在联网计算机中的信息不会被未授权的网络用户非法使用，而信息传输安全是指如何保证信息在网络传输的过程中不被泄露与不被攻击。保证网络中信息安全的主要技术是数据

3、的加密与解密。在密码学中，将源信息称为明文；对明文进行某种变换后生成的隐藏了其真实内容的信息称为密文；将明文变换为密文的过程称为加密；将密文经过逆变换恢复成明文的过程称为解密。图11.1给出了一个加密与解密过程的示意图。11.1密码术概述其中加密和解密操作通常都是在一组密钥控制下进行的，因此加密过程可表示为式11.1，而解密过程可表示为式（11.2）。c=Eke(m)（11.1）m=Dkd(c)（11.2）m代表明文，c代表密文，E是加密算法，D是解密算法，参数ke称为加密密钥，参数kd称为解密密钥。密文c是

4、明文m使用加密密钥ke经过加密算法E计算后的结果。通常，加密算法可以公开，而密钥只能由通信双方来管理。如果在网络传输过程中，传输的是经过加密的信息，那么即使有人窃取了这样的信息，由于其不知道解密密钥，也很难将密文还原成明文，从而可以保证信息在传输与存储中的安全。对于同一种加密算法，密钥的位数越长，破译的困难就越大，安全性也就越好。但是密钥越长，进行加密和解密过程所需要的计算时间也将越长。因此，密钥的长度往往根据应用的实际需要来确定。11.1密码术概述11.1.2对称加密算法根据加密和解密过程中所使用的密钥是否

5、相同可以将加密算法分为对称加密算法和非对称加密算法。对称加密算法是指对信息的加密和解密都使用相同的密钥，因此也称为密钥密码算法，其工作原理如图11.2所示。由于通信双方加密和解密使用同一个密钥，如果第三方获取该密钥就有可能造成失密。因此，如何确保密钥的安全便成了对称加密算法的主要问题。即使设计了一个很好的加密算法，但是密钥管理问题处理不好，那么这样的系统同样是不安全的。在对称加密算法中，如果一个用户A要与N个其他的用户进行加密通信，每个用户都将对应一把密钥，即用户A需要维护N把密钥；如果网络中有N个用户之间进

6、行加密通信时，则每个用户都将需要维护N(N−1)个密钥。对称加密算法的加密强度与密钥长度对应。密钥越长，通过蛮力成功攻击的难度越大。当然，对称密钥越长，加解密时间也越长。对称加密运行速度比非对称加密要快得多，处理大量数据时最好使用对称加密。目前，典型的对称加密算法主要包括DES算法、Triple-DES算法、RC2、RC4、RC5算法和Rijndael算法等。图11.2对称加密算法工作原理11.1密码术概述11.1.3非对称加密算法非对称加密算法对信息的加密与解密使用不同的密钥，用来加密的密钥是可以公开的，

7、用来解密的密钥需要保密。因此又被称为公钥加密算法。其工作原理如图11.3所示。在非对称加密算法中，加密的密钥通常是公开的，谁都可以使用，称其为公钥；解密的密钥只有解密人自己知道，称其为私钥。由于采用了两个密钥，大大简化了密钥的管理，网络中N个用户之间进行加密通信时，仅仅需要使用N对密钥就可以。但是与对称加密算法相比，非对称加密算法复杂、加密和解密的速度比较慢。目前，典型的非对称加密算法主要包括RSA算法和DSA算法等。图11.3非对称加密的工作原理11.1密码术概述11.1.4数字信封技术对称加密算法运行效率

8、高，但是密钥不适合在网络上传递；而非对称加密算法的密钥传递简单，但运行效率较低。数字信封技术则通过将对称加密算法和非对称加密算法结合起来，充分利用对称加密算法的高效性和非对称加密算法的灵活性，以保证信息在传输过程中的安全性。在数字信封技术中，加密过程主要包括两个步骤，即首先使用对称加密算法对明文进行加密，然后利用非对称加密算法对对称密钥进行加密，并一起将加密结果发往接收方。同样，其解密过程也可以分为