对称密码体制与非对称密码体制比较与分析

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1、对称密码体制与非对称密码体制比较与分析对称密码体制与非对称密码体制比较与分析摘要随着计算机网络技术的发展，现代密码学已经成为信息安全的核心组成部分之一，文章就现代密码学的两种密码体制一一对称密码体制和非对称密码体制的基本概念、特点以及典型算法等相关内容进行介绍。关键词对称密码；DES算法；非对称密码；RSA算法中图分类号:TP309文献标识码:A文章编号：1671-7597(2014)10-0138-021949年香农发表了一篇题为《保密系统的通信理论》的论文标志着现代密码学的开始,该文也为现代密码学确立了坚实的数学基础。作为一个系统的学科现代密码学主要研究密码编制、密码破

2、译和密码系统的设计，它可分为对称密码体制和非对称密码体制两种。随着20世纪50年代世界上第一台电子计算机的诞生和计算机网络技术的发展，使得现代密码学出现了新的特点：一是现代密码都是采用电子计算机进行加解密；二是通信过程中数据的安全性是基于密钥的保密而非算法的保密。本文就对称密码体制和非对称密码体制的基本概念、特点以及典型算法等相关内容进行了简要介绍。1对称密码体制对称密钥密码体制是一种传统密码体制，又称为单密钥密码体制或秘密密钥密码体制O如果一个密码体制的加密密钥和解密密钥相同,或者虽然不相同，但是由其中的任意一个可以很容易地推导出另一个,则该密码体制便称为对称密钥密码体制

3、。其特点为：一是加密密钥和解密密钥相同，或本质上相同；二是密钥必须严格保密。这就意味着密码通信系统的安全完全依赖于密钥的保密。通信双方的信息加密以后可以在一个不安全的信道上传输，但通信双方传递密钥时必须提供一个安全可靠的信道。常用的对称密码算法有DES、3-DES、IDEA、AES等，下面就对早期的DES算法进行简要介绍。20世纪70年代，随着计算机网络技术的发展，网络通信过程中的信息安全问题日益突出，美国政府认为需要建立一个功能强大的标准加密系统，美国国家标准局公开征求这样的加密算法，最终IBM公司研制的Lucifer加密系统被采纳，而后IBM公司根据美国国家安全局的建议

4、对Lucifer加密系统进彳亍了一些修改，成为了数据加密标准即DES算法。DES算法是一个分组加密算法，明文长度为64比特，密钥长度也为64比特。由于密钥的第8,,16,24,…，64位为奇偶校验位，所以密钥的实际长度为56比特。更长的明文被分为64比特的分组來处理。其基本思想为：将一组64比特位的明文信息先分为左32比特位和右32比特位两组，分别标记为L(0)和R(0),先将右边32位即R(0)进行加密得到的结果再与左边32位L(0)进行模二加，得到的结果标记为R(1),然后将右边32位R(0)的值赋给左边32位L(1),如此反复16次，如图1为DES算法原理图，放终得到

5、加密的结果。DES算法的出现是数据加密领域的一个创举，它不但安全系数高，而且加密速度快，适合对大量数据进行加密。但随着现代技术的发展和对其研究的深入，也发现它存在一些缺陷：一是56位的密钥长度相对较短；二是密钥的空间容量为256,密钥空间相对较小；三是它还存在着4个弱密钥和12个半弱密钥，因此后续乂出现了较DES算法更安全的对称密码算法。图1DES算法原理图2非对称密码体制随着计算机网络技术的发展以及密钥空间的增大，大量的密钥要通过一个安全的信道进行分发就成为对称密码体制一个不可回避的问题。为了解决密钥分发的问题。密码学家先是在生活中找到了一个这样的例证。习惯上，密码学家都

6、使用爱丽丝、鲍勃和伊芙来描述安全通信模型。爱丽丝和鲍勃进行通信，而伊芙企图窃取他俩的信息。假如爱丽丝和鲍勃要通过邮政系统进行私人通信，由于邮政系统是一个不安全的信道，可能存在伊芙这样一个窃密者。为了让爱丽丝的消息更安全的在这个不安全的信道上传输，爱丽丝把自己的信件放在一个铁盒子里，并且将铁盒子锁上自己的锁，然后寄给鲍勃。鲍勃收到铁盒子后由于没有钥匙，所以打不开铁盒了，那他该怎么办？我们要解决的是密钥交换的问题，这时不能考虑怎么将爱丽丝手上的钥匙拿到，而是要换一种思维方式，即不考虑密钥交换的问题也要解决鲍勃能打开铁盒子拿到信件的问题。试想鲍勃也在铁盒子上锁上i把自己的锁，然后

7、再寄给爱丽丝，爱丽丝拿到铁盒子打开自己的锁，这样铁盒上就只剩下鲍勃的锁，爱丽丝再将该铁盒了寄回给鲍勃，鲍勃就能顺利的打开铁盒子，从而拿到信件了。这样一则故事意义非凡，它启示了密码学家，在密码通信过程中可以只交换秘密信息而不交换密钥,也能安全的将信息发送给接受者，并且最终解决了密钥分发的问题。基于这一思想密码学家们研究出了非对称密码体制。非对称密码体制乂称为双密钥密码体制或公开密钥密码体制。如果一个密码体制的加密/解密操作分别使用两个不同的密钥，并且不可能由加密密钥推导出解密密钥，则该密码体制称为非对称密码体制。其特