① 電腦RSA是加密的那裡怎麼找到
1,電腦上的RSA加密是一種公開密鑰密碼體制。所謂的公開密鑰密碼體制就是使用不同的加密密鑰與解密密鑰,是一種「由已知加密密鑰推導出解密密鑰在計算上是不可行的」密碼體制。
2,在公開密鑰密碼體制中,加密密鑰(即公開密鑰)PK是公開信息,而解密密鑰(即秘密密鑰)SK是需要保密的。加密演算法E和解密演算法D也都是公開的。雖然解密密鑰SK是由公開密鑰PK決定的,但卻不能根據PK計算出SK。
3,正是基於這種理論,1978年出現了著名的RSA演算法,它通常是先生成一對RSA 密鑰,其中之一是保密密鑰,由用戶保存;另一個為公開密鑰,可對外公開,甚至可在網路伺服器中注冊。為提高保密強度,RSA密鑰至少為500位長,一般推薦使用1024位。這就使加密的計算量很大。
4,RSA演算法是第一個能同時用於加密和數字簽名的演算法,也易於理解和操作。RSA是被研究得最廣泛的公鑰演算法,從提出到現今的三十多年裡,經歷了各種攻擊的考驗,逐漸為人們接受,普遍認為是目前最優秀的公鑰方案之一。
5,平時使用的https中的ssl3.0和TSL1.0使用了RSA來加密密鑰,還有就是數字證書、數字簽名、數字簽章、數字水印、數字信封等。如:銀行的u盾、銀行卡的刷卡機、淘寶的數字證書都使用了RSA進行加密。
② 公鑰密碼系統及RSA公鑰演算法
公鑰密碼系統及RSA公鑰演算法
本文簡單介紹了公開密鑰密碼系統的思想和特點,並具體介紹了RSA演算法的理論基礎,工作原理和具體實現過程,並通過一個簡單例子說明了該演算法是如何實現。在本文的最後,概括說明了RSA演算法目前存在的一些缺點和解決方法。
關鍵詞:公鑰密碼體制 , 公鑰 ,私鑰 ,RSA
§1引言
隨著計算機聯網的逐步實現,Internet前景越來越美好,全球經濟發展正在進入信息經濟時代,知識經濟初見端倪。計算機信息的保密問題顯得越來越重要,無論是個人信息通信還是電子商務發展,都迫切需要保證Internet網上信息傳輸的安全,需要保證信息安全。信息安全技術是一門綜合學科,它涉及資訊理論、計算機科學和密碼學等多方面知識,它的主要任務是研究計算機系統和通信網路內信息的保護方法以實現系統內信息的安全、保密、真實和完整。其中,信息安全的核心是密碼技術。密碼技術是集數學、計算機科學、電子與通信等諸多學科於一身的交叉學科。它不僅能夠保證機密性信息的加密,而且能夠實現數字簽名、身份驗證、系統安全等功能。是現代化發展的重要科學之一。本文將對公鑰密碼系統及該系統中目前最廣泛流行的RSA演算法做一些簡單介紹。
§2公鑰密碼系統
要說明公鑰密碼系統,首先來了解一下不同的加密演算法:目前的加密演算法按密鑰方式可分為單鑰密碼演算法和公鑰密碼演算法。
2.1.單鑰密碼
又稱對稱式密碼,是一種比較傳統的加密方式,其加密運算、解密運算使用的是同樣的密鑰,信息的發送者和信息的接收者在進行信息的傳輸與處理時,必須共同持有該密碼(稱為對稱密碼)。因此,通信雙方都必須獲得這把鑰匙,並保持鑰匙的秘密。
單鑰密碼系統的安全性依賴於以下兩個因素:第一,加密演算法必須是足夠強的,僅僅基於密文本身去解密信息在實踐上是不可能的;第二,加密方法的安全性依賴於密鑰的秘密性,而不是演算法的秘密性,因此,我們沒有必要確保演算法的秘密性(事實上,現實中使用的很多單鑰密碼系統的演算法都是公開的),但是我們一定要保證密鑰的秘密性。
從單鑰密碼的這些特點我們容易看出它的主要問題有兩點:第一,密鑰量問題。在單鑰密碼系統中,每一對通信者就需要一對密鑰,當用戶增加時,必然會帶來密鑰量的成倍增長,因此在網路通信中,大量密鑰的產生﹑存放和分配將是一個難以解決的問題。第二,密鑰分發問題。單鑰密碼系統中,加密的安全性完全依賴於對密鑰的保護,但是由於通信雙方使用的是相同的密鑰,人們又不得不相互交流密鑰,所以為了保證安全,人們必須使用一些另外的安全信道來分發密鑰,例如用專門的信使來傳送密鑰,這種做法的代價是相當大的,甚至可以說是非常不現實的,尤其在計算機網路環境下,人們使用網路傳送加密的文件,卻需要另外的安全信道來分發密鑰,顯而易見,這是非常不智是甚至是荒謬可笑的。
2.2公鑰密碼
正因為單鑰密碼系統存在如此難以解決的缺點,發展一種新的﹑更有效﹑更先進的密碼體制顯得更為迫切和必要。在這種情況下,出現了一種新的公鑰密碼體制,它突破性地解決了困擾著無數科學家的密鑰分發問題,事實上,在這種體制中,人們甚至不用分發需要嚴格保密的密鑰,這次突破同時也被認為是密碼史上兩千年來自單碼替代密碼發明以後最偉大的成就。
這一全新的思想是本世紀70年代,美國斯坦福大學的兩名學者Diffie和Hellman提出的,該體制與單鑰密碼最大的不同是:
在公鑰密碼系統中,加密和解密使用的是不同的密鑰(相對於對稱密鑰,人們把它叫做非對稱密鑰),這兩個密鑰之間存在著相互依存關系:即用其中任一個密鑰加密的信息只能用另一個密鑰進行解密。這使得通信雙方無需事先交換密鑰就可進行保密通信。其中加密密鑰和演算法是對外公開的,人人都可以通過這個密鑰加密文件然後發給收信者,這個加密密鑰又稱為公鑰;而收信者收到加密文件後,它可以使用他的解密密鑰解密,這個密鑰是由他自己私人掌管的,並不需要分發,因此又成稱為私鑰,這就解決了密鑰分發的問題。
為了說明這一思想,我們可以考慮如下的類比:
兩個在不安全信道中通信的人,假設為Alice(收信者)和Bob(發信者),他們希望能夠安全的通信而不被他們的敵手Oscar破壞。Alice想到了一種辦法,她使用了一種鎖(相當於公鑰),這種鎖任何人只要輕輕一按就可以鎖上,但是只有Alice的鑰匙(相當於私鑰)才能夠打開。然後Alice對外發送無數把這樣的鎖,任何人比如Bob想給她寄信時,只需找到一個箱子,然後用一把Alice的鎖將其鎖上再寄給Alice,這時候任何人(包括Bob自己)除了擁有鑰匙的Alice,都不能再打開箱子,這樣即使Oscar能找到Alice的鎖,即使Oscar能在通信過程中截獲這個箱子,沒有Alice的鑰匙他也不可能打開箱子,而Alice的鑰匙並不需要分發,這樣Oscar也就無法得到這把「私人密鑰」。
從以上的介紹可以看出,公鑰密碼體制的思想並不復雜,而實現它的關鍵問題是如何確定公鑰和私鑰及加/解密的演算法,也就是說如何找到「Alice的鎖和鑰匙」的問題。我們假設在這種體制中, PK是公開信息,用作加密密鑰,而SK需要由用戶自己保密,用作解密密鑰。加密演算法E和解密演算法D也都是公開的。雖然SK與PK是成對出現,但卻不能根據PK計算出SK。它們須滿足條件:
①加密密鑰PK對明文X加密後,再用解密密鑰SK解密,即可恢復出明文,或寫為:DSK(EPK(X))=X
②加密密鑰不能用來解密,即DPK(EPK(X))≠X
③在計算機上可以容易地產生成對的PK和SK。
④從已知的PK實際上不可能推導出SK。
⑤加密和解密的運算可以對調,即:EPK(DSK(X))=X
從上述條件可看出,公開密鑰密碼體制下,加密密鑰不等於解密密鑰。加密密鑰可對外公開,使任何用戶都可將傳送給此用戶的信息用公開密鑰加密發送,而該用戶唯一保存的私人密鑰是保密的,也只有它能將密文復原、解密。雖然解密密鑰理論上可由加密密鑰推算出來,但這種演算法設計在實際上是不可能的,或者雖然能夠推算出,但要花費很長的時間而成為不可行的。所以將加密密鑰公開也不會危害密鑰的安全。
這種體制思想是簡單的,但是,如何找到一個適合的演算法來實現這個系統卻是一個真正困擾密碼學家們的難題,因為既然Pk和SK是一對存在著相互關系的密鑰,那麼從其中一個推導出另一個就是很有可能的,如果敵手Oscar能夠從PK推導出SK,那麼這個系統就不再安全了。因此如何找到一個合適的演算法生成合適的Pk和SK,並且使得從PK不可能推導出SK,正是迫切需要密碼學家們解決的一道難題。這個難題甚至使得公鑰密碼系統的發展停滯了很長一段時間。
為了解決這個問題,密碼學家們考慮了數學上的陷門單向函數,下面,我們可以給出它的非正式定義:
Alice的公開加密函數應該是容易計算的,而計算其逆函數(即解密函數)應該是困難的(對於除Alice以外的人)。許多形式為Y=f(x)的函數,對於給定的自變數x值,很容易計算出函數Y的值;而由給定的Y值,在很多情況下依照函數關系f (x)計算x值十分困難。這樣容易計算但難於求逆的函數,通常稱為單向函數。在加密過程中,我們希望加密函數E為一個單項的單射函數,以便可以解密。雖然目前還沒有一個函數能被證明是單向的,但是有很多單射函數被認為是單向的。
例如,有如下一個函數被認為是單向的,假定n為兩個大素數p和q的乘積,b為一個正整數,那麼定義f:
f (x )= x b mod n
(如果gcd(b,φ(n))=1,那麼事實上這就是我們以下要說的RSA加密函數)
如果我們要構造一個公鑰密碼體制,僅給出一個單向的單射函數是不夠的。從Alice的觀點來看,並不需要E是單向的,因為它需要用有效的方式解密所收到的信息。因此,Alice應該擁有一個陷門,其中包含容易求出E的你函數的秘密信息。也就是說,Alice可以有效解密,因為它有額外的秘密知識,即SK,能夠提供給你解密函數D。因此,我們稱一個函數為一個陷門單向函數,如果它是一個單向函數,並在具有特定陷門的知識後容易求出其逆。
考慮上面的函數f (x) = xb mod n。我們能夠知道其逆函數f -1有類似的形式f (x ) = xa mod n,對於合適的取值a。陷門就是利用n的因子分解,有效的算出正確的指數a(對於給定的b)。
為方便起見,我們把特定的某類陷門單向函數計為?。那麼隨機選取一個函數f屬於?,作為公開加密函數;其逆函數f-1是秘密解密函數。那麼公鑰密碼體制就能夠實現了。
根據以上關於陷門單向函數的思想,學者們提出了許多種公鑰加密的方法,它們的安全性都是基於復雜的數學難題。根據所基於的數學難題,至少有以下三類系統目前被認為是安全和有效的:大整數因子分解系統(代表性的有RSA)、橢園曲線離散對數系統(ECC)和離散對數系統(代表性的有DSA)。
§3 RSA演算法
3.1簡介
當前最著名、應用最廣泛的公鑰系統RSA是在1978年,由美國麻省理工學院(MIT)的Rivest、Shamir和Adleman在題為《獲得數字簽名和公開鑰密碼系統的方法》的論文中提出的。它是一個基於數論的非對稱(公開鑰)密碼體制,是一種分組密碼體制。其名稱來自於三個發明者的姓名首字母。它的安全性是基於大整數素因子分解的困難性,而大整數因子分解問題是數學上的著名難題,至今沒有有效的方法予以解決,因此可以確保RSA演算法的安全性。RSA系統是公鑰系統的最具有典型意義的方法,大多數使用公鑰密碼進行加密和數字簽名的產品和標准使用的都是RSA演算法。
RSA演算法是第一個既能用於數據加密也能用於數字簽名的演算法,因此它為公用網路上信息的加密和鑒別提供了一種基本的方法。它通常是先生成一對RSA密鑰,其中之一是保密密鑰,由用戶保存;另一個為公開密鑰,可對外公開,甚至可在網路伺服器中注冊,人們用公鑰加密文件發送給個人,個人就可以用私鑰解密接受。為提高保密強度,RSA密鑰至少為500位長,一般推薦使用1024位。
該演算法基於下面的兩個事實,這些事實保證了RSA演算法的安全有效性:
1)已有確定一個數是不是質數的快速演算法;
2)尚未找到確定一個合數的質因子的快速演算法。
3.2工作原理
1)任意選取兩個不同的大質數p和q,計算乘積r=p*q;
2)任意選取一個大整數e,e與(p-1)*(q-1)互質,整數e用做加密密鑰。注意:e的選取是很容易的,例如,所有大於p和q的質數都可用。
3)確定解密密鑰d:d * e = 1 molo(p - 1)*(q - 1) 根據e、p和q可以容易地計算出d。
4)公開整數r和e,但是不公開d;
5)將明文P (假設P是一個小於r的整數)加密為密文C,計算方法為:
C = Pe molo r
6)將密文C解密為明文P,計算方法為:
P = Cd molo r
然而只根據r和e(不是p和q)要計算出d是不可能的。因此,任何人都可對明文進行加密,但只有授權用戶(知道d)才可對密文解密。
3.3簡單實例
為了說明該演算法的工作過程,我們下面給出一個簡單例子,顯然我們在這只能取很小的數字,但是如上所述,為了保證安全,在實際應用上我們所用的數字要大的多得多。
例:選取p=3, q=5,則r=15,(p-1)*(q-1)=8。選取e=11(大於p和q的質數),通過d * 11 = 1 molo 8,計算出d =3。
假定明文為整數13。則密文C為
C = Pe molo r
= 1311 molo 15
= 1,792,160,394,037 molo 15
= 7
復原明文P為:
P = Cd molo r
= 73 molo 15
= 343 molo 15
= 13
因為e和d互逆,公開密鑰加密方法也允許採用這樣的方式對加密信息進行"簽名",以便接收方能確定簽名不是偽造的。
假設A和B希望通過公開密鑰加密方法進行數據傳輸,A和B分別公開加密演算法和相應的密鑰,但不公開解密演算法和相應的密鑰。A和B的加密演算法分別是ECA和ECB,解密演算法分別是DCA和DCB,ECA和DCA互逆,ECB和DCB互逆。 若A要向B發送明文P,不是簡單地發送ECB(P),而是先對P施以其解密演算法DCA,再用加密演算法ECB對結果加密後發送出去。
密文C為:
C = ECB(DCA(P))
B收到C後,先後施以其解密演算法DCB和加密演算法ECA,得到明文P:
ECA(DCB(C))
= ECA(DCB(ECB(DCA(P))))
= ECA(DCA(P))/*DCB和ECB相互抵消*/
=
P /*DCB和ECB相互抵消*/
這樣B就確定報文確實是從A發出的,因為只有當加密過程利用了DCA演算法,用ECA才能獲得P,只有A才知道DCA演算法,沒 有人,即使是B也不能偽造A的簽名。
3.4優缺點
3.4.1優點
RSA演算法是第一個能同時用於加密和數字簽名的演算法,也易於理解和操作。RSA是被研究得最廣泛的公鑰演算法,從提出到現在已近二十年,經歷了各種攻擊的考驗,逐漸為人們接受,普遍認為是目前最優秀的公鑰方案之一。該演算法的加密密鑰和加密演算法分開,使得密鑰分配更為方便。它特別符合計算機網路環境。對於網上的大量用戶,可以將加密密鑰用電話簿的方式印出。如果某用戶想與另一用戶進行保密通信,只需從公鑰簿上查出對方的加密密鑰,用它對所傳送的信息加密發出即可。對方收到信息後,用僅為自己所知的解密密鑰將信息脫密,了解報文的內容。由此可看出,RSA演算法解決了大量網路用戶密鑰管理的難題,這是公鑰密碼系統相對於對稱密碼系統最突出的優點。
3.4.2缺點
1)產生密鑰很麻煩,受到素數產生技術的限制,因而難以做到一次一密。
2)安全性, RSA的安全性依賴於大數的因子分解,但並沒有從理論上證明破譯RSA的難度與大數分解難度等價,而且密碼學界多數人士傾向於因子分解不是NPC問題。目前,人們已能分解140多個十進制位的大素數,這就要求使用更長的密鑰,速度更慢;另外,目前人們正在積極尋找攻擊RSA的方法,如選擇密文攻擊,一般攻擊者是將某一信息作一下偽裝(Blind),讓擁有私鑰的實體簽署。然後,經過計算就可得到它所想要的信息。實際上,攻擊利用的都是同一個弱點,即存在這樣一個事實:乘冪保留了輸入的乘法結構:
( XM )d = Xd *Md mod n
前面已經提到,這個固有的問題來自於公鑰密碼系統的最有用的特徵--每個人都能使用公鑰。但從演算法上無法解決這一問題,主要措施有兩條:一條是採用好的公鑰協議,保證工作過程中實體不對其他實體任意產生的信息解密,不對自己一無所知的信息簽名;另一條是決不對陌生人送來的隨機文檔簽名,簽名時首先使用One-Way Hash Function對文檔作HASH處理,或同時使用不同的簽名演算法。除了利用公共模數,人們還嘗試一些利用解密指數或φ(n)等等攻擊.
3)速度太慢,由於RSA的分組長度太大,為保證安全性,n至少也要600 bitx以上,使運算代價很高,尤其是速度較慢,較對稱密碼演算法慢幾個數量級;且隨著大數分解技術的發展,這個長度還在增加,不利於數據格式的標准化。目前,SET(Secure Electronic Transaction)協議中要求CA採用2048比特長的密鑰,其他實體使用1024比特的密鑰。為了速度問題,目前人們廣泛使用單,公鑰密碼結合使用的方法,優缺點互補:單鑰密碼加密速度快,人們用它來加密較長的文件,然後用RSA來給文件密鑰加密,極好的解決了單鑰密碼的密鑰分發問題。
§4結束語
目前,日益激增的電子商務和其它網際網路應用需求使公鑰體系得以普及,這些需求量主要包括對伺服器資源的訪問控制和對電子商務交易的保護,以及權利保護、個人隱私、無線交易和內容完整性(如保證新聞報道或股票行情的真實性)等方面。公鑰技術發展到今天,在市場上明顯的發展趨勢就是PKI與操作系統的集成,PKI是「Public
Key Infrastructure」的縮寫,意為「公鑰基礎設施」。公鑰體制廣泛地用於CA認證、數字簽名和密鑰交換等領域。
公鑰加密演算法中使用最廣的是RSA。RSA演算法研製的最初理念與目標是努力使互聯網安全可靠,旨在解決DES演算法秘密密鑰的利用公開信道傳輸分發的難題。而實際結果不但很好地解決了這個難題;還可利用RSA來完成對電文的數字簽名以抗對電文的否認與抵賴;同時還可以利用數字簽名較容易地發現攻擊者對電文的非法篡改,以保護數據信息的完整性。目前為止,很多種加密技術採用了RSA演算法,該演算法也已經在互聯網的許多方面得以廣泛應用,包括在安全介面層(SSL)標准(該標準是網路瀏覽器建立安全的互聯網連接時必須用到的)方面的應用。此外,RSA加密系統還可應用於智能IC卡和網路安全產品。
但目前RSA演算法的專利期限即將結束,取而代之的是基於橢圓曲線的密碼方案(ECC演算法)。較之於RSA演算法,ECC有其相對優點,這使得ECC的特性更適合當今電子商務需要快速反應的發展潮流。此外,一種全新的量子密碼也正在發展中。
至於在實際應用中應該採用何種加密演算法則要結合具體應用環境和系統,不能簡單地根據其加密強度來做出判斷。因為除了加密演算法本身之外,密鑰合理分配、加密效率與現有系統的結合性以及投入產出分析都應在實際環境中具體考慮。加密技術隨著網路的發展更新,將有更安全更易於實現的演算法不斷產生,為信息安全提供更有力的保障。今後,加密技術會何去何從,我們將拭目以待。
參考文獻:
[1] Douglas R.Stinson.《密碼學原理與實踐》.北京:電子工業出版社,2003,2:131-132
[2]西蒙.辛格.《密碼故事》.海口:海南出版社,2001,1:271-272
[3]嬴政天下.加密演算法之RSA演算法.http://soft.winzheng.com/infoView/Article_296.htm,2003
[4]加密與數字簽名.http://www.njt.cn/yumdq/dzsw/a2.htm
[5]黑客中級教程系列之十.http://www.qqorg.i-p.com/jiaocheng/10.html
③ 了解計算機網路的各種術語
了解計算機網路的各種術語
ADSL: Asymmetric Digital Subscriber Line ,不對稱數字訂閱線路AH:
Authentication Header ,鑒定文件頭AMR (Audio/Modem Riser ,音效/ 數據
主機板附加直立插卡)
ARP (Address Resolution Protocol ,地址解析協議)
ATM (Asynchronous Transfer Mode,非同步傳輸模式)
BOD (Bandwidth On Demand ,彈性帶寬運用)
CBR (Committed Burst Rate,約定突發速率)
CCIRN : Coordinating Committee for Intercontinental Research Networking,
洲際研究網路協調委員會CCM (Call Control Manager,撥號控制管理)
CDSL: Consumer Digital Subscriber Line (消費者數字訂閱線路)
CGI (Common Gateway Interface,通用網關介面)
CIEA: Commercial Internet Exchange Association ,商業網際網路交易協
會CIR (Committed Infomation Rate ,約定信息速率)
CTS (Clear to Send ,清除發送)
DBS-PC: Direct Broadcast Satellite PC(人造衛星直接廣播式PC)
DCE : Data Circuit Terminal Equipment,數據通信設備DES : Data Encryption
Standard,數據加密標准DMT : Discrete Multi - Tone,不連續多基頻模式DNS
(Domain Name System,域名系統)
DOCSIS(Data Over Cable Service Interface Specifications,線纜服務
介面數據規格)
DTE : Data Terminal Equipment,數據終端設備EBR (Excess Burst Rate
,超額突發速率)
ESP : Encapsulating Security Payload ,壓縮安全有效載荷FDM : Frequency
Division Multi,頻率分離Flow-control流控制FRICC : Federal Research Internet
Coordinating Committee,聯邦調查網際網路協調委員會FTP (File Transfer Protocol,
文件傳輸協議)
Ghost :(General Hardware Oriented System Transfer ,全面硬體導向
系統轉移)
HDSL: High bit rate DSL,高比特率數字訂閱線路HTTP(HyperText Transfer
Protocol,超文本傳輸協議)
ICMP(Internet Control Message Protocol ,網際網路信息控制協議)
IETF(Internet Engineering Task Framework ,網際網路工程任務組)
IKE : Internet Key Exchange,網際網路密鑰交換協議IMAP4 : Internet
Message Access Protocol Version 4 ,第四版網際網路信息存取協議Internet
(網際網路)
IP(Internet Protocol ,網際協議)
ISDN(Integrated Service Digital Network,綜合服務數字網路)
ISOC: Internet Society ,網際網路協會ISP (Internet Service Provider
,網際網路服務提供商)
LAN (Local Area Network,區域網)
LDAP: Lightweight Directory Access Protocol,輕權目錄訪問協議LOM
(LAN-on-Montherboard )
IAB : Internet Activities Board,網際網路工作委員會IETF: Internet
Engineering Task Force,網際網路工程作業推動L2TP(Layer 2 Tunneling Protocol,
二級通道協議)
LMDS: Local Multipoint Distributed System,局域多點分布式系統MIME
: Multipurpose Internet Mail Extension ,多用途網際網路郵件擴展協議MNP
: Microcom Networking Protocal MODEM (Molator Demolator ,調制解
調器)
NAT (Network Address Translation ,網路地址轉換)
NC(Network Computer,網路計算機)
NDS : Novell Directory Service ,Novell目錄服務NNTP: Network News
Transfer Protocol ,網路新聞傳輸協議MSN : Microsoft Network,微軟網路
OFDM(orthogonal frequency division multiplexing,直角頻率部分多路復用)
P3P (Privacy Preference Project,個人私隱安全平台)
PDS : Public Directory Support ,公眾目錄支持PGP : Pretty Good Privacy,
優良保密協議PICS: Platform for Internet Content Selection,網際網路內容
選擇平台POF : Polymer Optical Fiber,聚合體光纖POP3: Post Office Protocol
Version 3 ,第三版電子郵局協議PPTP: Point to Point Tunneling Protocol,
點對點通道協議RADSL : Rate Adaptive DSL,速率自適應數字訂閱線路RARP
(Reverse Address Resolution Protocol ,反向地址解析協議)
RDF : Resource Description Framework ,資源描述框架RSA (Rivest Shamir
Adlemen ,一種網際網路加密和認證體系)
RTS (Request To Send ,需求發送)
SIS : Switched Internetworking Services(交換式網路互聯服務)
S/MIME: Secure MIME,安全多用途網際網路郵件擴展協議SNMP(Simple Network
Management Protocol ,簡單網路管理協議)
SMTP(Simple Mail Transfer Protocol ,簡單郵件傳輸協議)
SKIP: Simple Key Exchange Internet Protocol,網際網路簡單密鑰交換協
議SUA (Single User Account ,單用戶帳號)
TCP (Transmission Control Protocol ,傳輸控制協議)
UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter ,通用非同步接收/
發送裝置)
UDP (User Datagram Protocol,用戶數據報協議)
ULS : User Location Service,用戶定位服務VOD : Video On Demand,
視頻點播VPN : virtual private network,虛擬區域網WWW (World Wide Web,
萬維網,是網際網路的一部分) ;
④ RSA加密演算法是什麼時候產生的是公開的演算法嗎
這個幾句話說不清楚,我也不想打字,到網路給你復制個....
RSA
開放分類: 網路、電腦、計算機、安全、演算法
RSA演算法是第一個能同時用於加密和數字簽名的演算法,也易於理解和操作。 RSA是被研究得最廣泛的公鑰演算法,從提出到現在已近二十年,經歷了各種攻擊的考驗,逐漸為人們接受,普遍認為是目前最優秀的公鑰方案之一。RSA的安全性依賴於大數的因子分解,但並沒有從理論上證明破譯RSA的難度與大數分解難度等價。即RSA的重大缺陷是無法從理論上把握它的保密性能如何,而且密碼學界多數人士傾向於因子分解不是 NPC問題。RSA的缺點主要有:A)產生密鑰很麻煩,受到素數產生技術的限制,因而難以做到一次一密。B)分組長度太大,為保證安全性,n 至少也要 600 bits以上,使運算代價很高,尤其是速度較慢,較對稱密碼演算法慢幾個數量級;且隨著大數分解技術的發展,這個長度還在增加,不利於數據格式的標准化。目前,SET(Secure Electronic Transaction)協議中要求CA採用2048比特長的密鑰,其他實體使用1024比特的密鑰。
這種演算法1978年就出現了,它是第一個既能用於數據加密也能用於數字簽名的演算法。它易於理解和操作,也很流行。演算法的名字以發明者的名字命名:Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman。但RSA的安全性一直未能得到理論上的證明。
RSA的安全性依賴於大數分解。公鑰和私鑰都是兩個大素數( 大於 100個十進制位)的函數。據猜測,從一個密鑰和密文推斷出明文的難度等同於分解兩個大素數的積。
密鑰對的產生。選擇兩個大素數,p 和q 。計算:
n = p * q
然後隨機選擇加密密鑰e,要求 e 和 ( p - 1 ) * ( q - 1 ) 互質。最後,利用Euclid 演算法計算解密密鑰d, 滿足
e * d = 1 ( mod ( p - 1 ) * ( q - 1 ) )
其中n和d也要互質。數e和n是公鑰,d是私鑰。兩個素數p和q不再需要,應該丟棄,不要讓任何人知道。
加密信息 m(二進製表示)時,首先把m分成等長數據塊 m1 ,m2,..., mi ,塊長s,其中 2^s <= n, s 盡可能的大。對應的密文是:
ci = mi^e ( mod n ) ( a )
解密時作如下計算:
mi = ci^d ( mod n ) ( b )
RSA 可用於數字簽名,方案是用 ( a ) 式簽名, ( b )式驗證。具體操作時考慮到安全性和 m信息量較大等因素,一般是先作 HASH 運算。
RSA 的安全性。
RSA的安全性依賴於大數分解,但是否等同於大數分解一直未能得到理論上的證明,因為沒有證明破解RSA就一定需要作大數分解。假設存在一種無須分解大數的演算法,那它肯定可以修改成為大數分解演算法。目前, RSA的一些變種演算法已被證明等價於大數分解。不管怎樣,分解n是最顯然的攻擊方法。現在,人們已能分解140多個十進制位的大素數。因此,模數n必須選大一些,因具體適用情況而定。
RSA的速度。
由於進行的都是大數計算,使得RSA最快的情況也比DES慢上100倍,無論是軟體還是硬體實現。速度一直是RSA的缺陷。一般來說只用於少量數據加密。
RSA的選擇密文攻擊。
RSA在選擇密文攻擊面前很脆弱。一般攻擊者是將某一信息作一下偽裝(Blind),讓擁有私鑰的實體簽署。然後,經過計算就可得到它所想要的信息。實際上,攻擊利用的都是同一個弱點,即存在這樣一個事實:乘冪保留了輸入的乘法結構:
( XM )^d = X^d *M^d mod n
前面已經提到,這個固有的問題來自於公鑰密碼系統的最有用的特徵--每個人都能使用公鑰。但從演算法上無法解決這一問題,主要措施有兩條:一條是採用好的公鑰協議,保證工作過程中實體不對其他實體任意產生的信息解密,不對自己一無所知的信息簽名;另一條是決不對陌生人送來的隨機文檔簽名,簽名時首先使用 One-Way Hash Function對文檔作HASH處理,或同時使用不同的簽名演算法。在中提到了幾種不同類型的攻擊方法。
RSA的公共模數攻擊。
若系統中共有一個模數,只是不同的人擁有不同的e和d,系統將是危險的。最普遍的情況是同一信息用不同的公鑰加密,這些公鑰共模而且互質,那末該信息無需私鑰就可得到恢復。設P為信息明文,兩個加密密鑰為e1和e2,公共模數是n,則:
C1 = P^e1 mod n
C2 = P^e2 mod n
密碼分析者知道n、e1、e2、C1和C2,就能得到P。
因為e1和e2互質,故用Euclidean演算法能找到r和s,滿足:
r * e1 + s * e2 = 1
假設r為負數,需再用Euclidean演算法計算C1^(-1),則
( C1^(-1) )^(-r) * C2^s = P mod n
另外,還有其它幾種利用公共模數攻擊的方法。總之,如果知道給定模數的一對e和d,一是有利於攻擊者分解模數,一是有利於攻擊者計算出其它成對的e』和d』,而無需分解模數。解決辦法只有一個,那就是不要共享模數n。
RSA的小指數攻擊。 有一種提高RSA速度的建議是使公鑰e取較小的值,這樣會使加密變得易於實現,速度有所提高。但這樣作是不安全的,對付辦法就是e和d都取較大的值。
⑤ RSA數字簽名是什麼
在數字簽名技術出現之前,曾經出現過一種「數字化簽名」技術,簡單地說就是在手寫板上簽名,然後將圖像傳輸到電子文檔中,這種「數字化簽名」可以被剪切, 然後粘貼到任意文檔上,這樣非法復制變得非常容易,所以這種簽名的方式是不安全的。數字簽名技術與數字化簽名技術是兩種截然不同的安全技術,數字簽名與用 戶的姓名和手寫簽名形式毫無關系,它實際使用了信息發送者的私有密鑰變換所需傳輸的信息。對於不同的文檔信息,發送者的數字簽名並不相同。沒有私有密鑰, 任何人都無法完成非法復制。從這個意義上來說,「數字簽名」是通過一個單向函數對要傳送的報文進行處理得到的,用以認證報文來源並核實報文是否發生變化的 一個字母數字串。JAVA異常機制指南
原理
該技術在具體工作時,首先發送方對信息施以數學變換,所得的信息與原信息惟一對應;在接收方進行逆變換,得到原始信息。只要數學變換方法優良,變換後的信息在傳輸中就具有很強的安全性,很難被破譯、篡改。這一個過程稱為加密,對應的反變換過程稱為解密。
現在有兩類不同的加密技術,一類是對稱加密,雙方具有共享的密鑰,只有在雙方都知道密鑰的情況下才能使用,通常應用於孤立的環境之中,比如在使用自動取款 機(ATM)時,用戶需要輸入用戶識別號碼(PIN),銀行確認這個號碼後,雙方在獲得密碼的基礎上進行交易,如果用戶數目過多,超過了可以管理的范圍 時,這種機制並不可靠。
另一類是非對稱加密,也稱為公開密鑰加密,密鑰是由公開密鑰和私有密鑰組成的密鑰對,用私有密鑰進行加密,利用公開密鑰可以進行解密,但是由於公開密鑰無 法推算出私有密鑰,所以公開的密鑰並不會損害私有密鑰的安全,公開密鑰無須保密,可以公開傳播,而私有密鑰必須保密,丟失時需要報告鑒定中心及資料庫。
演算法
數字簽名的演算法很多, 應用最為廣泛的三種是: Hash簽名、DSS簽名和RSA簽名。
1. Hash簽名
Hash簽名不屬於強計算密集型演算法,應用較廣泛。它可以降低伺服器資源的消耗,減輕中央伺服器的負荷。Hash的主要局限是接收方必須持有用戶密鑰的副本以檢驗簽名, 因為雙方都知道生成簽名的密鑰,較容易攻破,存在偽造簽名的可能。
2. DSS和RSA簽名
DSS和RSA採用了公鑰演算法,不存在Hash的局限性。RSA是最流行的一種加密標准,許多產品的內核中都有RSA的軟體和類庫。早在Web飛速發展之 前,RSA數據安全公司就負責數字簽名軟體與Macintosh操作系統的集成,在Apple的協作軟體PowerTalk上還增加了簽名拖放功能,用戶 只要把需要加密的數據拖到相應的圖標上,就完成了電子形式的數字簽名。與DSS不同,RSA既可以用來加密數據,也可以用於身份認證。和Hash簽名相 比,在公鑰系統中,由於生成簽名的密鑰只存儲於用戶的計算機中,安全系數大一些。
功能
數字簽名可以解決否認、偽造、篡改及冒充等問題。具體要求:發送者事後不能否認發送的報文簽名、接收者能夠核實發送者發送的報文簽名、接收者不能偽造發送 者的報文簽名、接收者不能對發送者的報文進行部分篡改、網路中的某一用戶不能冒充另一用戶作為發送者或接收者。數字簽名的應用范圍十分廣泛,在保障電子數 據交換(EDI)的安全性上是一個突破性的進展,凡是需要對用戶的身份進行判斷的情況都可以使用數字簽名,比如加密信件、商務信函、定貨購買系統、遠程金 融交易、自動模式處理等等。
缺憾
數字簽名的引入過程中不可避免地會帶來一些新問題,需要進一步加以解決,數字簽名需要相關法律條文的支持。
1. 需要立法機構對數字簽名技術有足夠的重視,並且在立法上加快腳步,迅速制定有關法律,以充分實現數字簽名具有的特殊鑒別作用,有力地推動電子商務以及其他網上事務的發展。
2. 如果發送方的信息已經進行了數字簽名,那麼接收方就一定要有數字簽名軟體,這就要求軟體具有很高的普及性。
3. 假設某人發送信息後脫離了某個組織,被取消了原有數字簽名的許可權,以往發送的數字簽名在鑒定時只能在取消確認列表中找到原有確認信息,這樣就需要鑒定中心結合時間信息進行鑒定。
4. 基礎設施(鑒定中心、在線存取資料庫等)的費用,是採用公共資金還是在使用期內向用戶收費?如果在使用期內收費,會不會影響到這項技術的全面推廣?
實施
實現數字簽名有很多方法,目前採用較多的是非對稱加密技術和對稱加密技術。雖然這兩種技術實施步驟不盡相同,但大體的工作程序是一樣的。 用戶首先可以下載或者購買數字簽名軟體,然後安裝在個人電腦上。在產生密鑰對後,軟體自動向外界傳送公開密鑰。由於公共密鑰的存儲需要,所以需要建立一個 鑒定中心(CA)完成個人信息及其密鑰的確定工作。鑒定中心是一個政府參與管理的第三方成員,以便保證信息的安全和集中管理。用戶在獲取公開密鑰時,首先 向鑒定中心請求數字確認,鑒定中心確認用戶身份後,發出數字確認,同時鑒定中心向資料庫發送確認信息。然後用戶使用私有密鑰對所傳信息簽名,保證信息的完 整性、真實性,也使發送方無法否認信息的發送,之後發向接收方;接收方接收到信息後,使用公開密鑰確認數字簽名,進入資料庫檢查用戶確認信息的狀況和可信 度;最後資料庫向接收方返回用戶確認狀態信息。不過,在使用這種技術時,簽名者必須注意保護好私有密鑰,因為它是公開密鑰體系安全的重要基礎。如果密鑰丟 失,應該立即報告鑒定中心取消認證,將其列入確認取消列表之中。其次,鑒定中心必須能夠迅速確認用戶的身份及其密鑰的關系。一旦接收到用戶請求,鑒定中心 要立即認證信息的安全性並返回信息。
⑥ 誰能簡要闡述RSA與ECC演算法的異同
通信網路特別是互聯網的高速發展使得信息安全這個問題受到人們的普遍關注。在信息安全演算法中,RSA方法的優點主要是原理簡單、易於使用。但是,隨著分解大整數方法的完善、計算機速度的提高以及計算機網路的發展,作為RSA加解密安全保障的大整數要求越來越大。為保證RSA使用的安全性,密鑰的位數不斷增加,目前一般認為RSA需要1024位以上的字長才具有安全保障。但是,密鑰長度的增加導致加解密的速度大大降低,硬體實現也變得越來越復雜,這給使用RSA的應用帶來了極大的負擔(尤其是進行大量安全交易的電子商務),從而使其應用范圍日益受到制約。
ECC演算法只需採用較短的密鑰就可以達到和RSA演算法相同的加密強度,它的數論基礎是有限域上的橢圓曲線離散對數問題,現在還沒有針對這個難題的亞指數時間演算法,因此,ECC演算法具有每比特最高的安全強度。由於智能卡在CPU處理能力和RAM大小上受限,採用一種運算量小同時能提供高加密強度的公鑰密碼機制對於實現數字簽名應用非常關鍵。ECC在這方面具有明顯優勢,160位ECC演算法的安全性相當於1024位的RSA演算法,而210位的ECC則相當於2048位的RSA。相信ECC技術在信息安全領域中的應用將會越來越廣泛。
⑦ 加密基礎知識二 非對稱加密RSA演算法和對稱加密
上述過程中,出現了公鑰(3233,17)和私鑰(3233,2753),這兩組數字是怎麼找出來的呢?參考 RSA演算法原理(二)
首字母縮寫說明:E是加密(Encryption)D是解密(Decryption)N是數字(Number)。
1.隨機選擇兩個不相等的質數p和q。
alice選擇了61和53。(實際應用中,這兩個質數越大,就越難破解。)
2.計算p和q的乘積n。
n = 61×53 = 3233
n的長度就是密鑰長度。3233寫成二進制是110010100001,一共有12位,所以這個密鑰就是12位。實際應用中,RSA密鑰一般是1024位,重要場合則為2048位。
3.計算n的歐拉函數φ(n)。稱作L
根據公式φ(n) = (p-1)(q-1)
alice算出φ(3233)等於60×52,即3120。
4.隨機選擇一個整數e,也就是公鑰當中用來加密的那個數字
條件是1< e < φ(n),且e與φ(n) 互質。
alice就在1到3120之間,隨機選擇了17。(實際應用中,常常選擇65537。)
5.計算e對於φ(n)的模反元素d。也就是密鑰當中用來解密的那個數字
所謂"模反元素"就是指有一個整數d,可以使得ed被φ(n)除的余數為1。ed ≡ 1 (mod φ(n))
alice找到了2753,即17*2753 mode 3120 = 1
6.將n和e封裝成公鑰,n和d封裝成私鑰。
在alice的例子中,n=3233,e=17,d=2753,所以公鑰就是 (3233,17),私鑰就是(3233, 2753)。
上述故事中,blob為了偷偷地傳輸移動位數6,使用了公鑰做加密,即6^17 mode 3233 = 824。alice收到824之後,進行解密,即824^2753 mod 3233 = 6。也就是說,alice成功收到了blob使用的移動位數。
再來復習一下整個流程:
p=17,q=19
n = 17 19 = 323
L = 16 18 = 144
E = 5(E需要滿足以下兩個條件:1<E<144,E和144互質)
D = 29(D要滿足兩個條件,1<D<144,D mode 144 = 1)
假設某個需要傳遞123,則加密後:123^5 mode 323 = 225
接收者收到225後,進行解密,225^ 29 mode 323 = 123
回顧上面的密鑰生成步驟,一共出現六個數字:
p
q
n
L即φ(n)
e
d
這六個數字之中,公鑰用到了兩個(n和e),其餘四個數字都是不公開的。其中最關鍵的是d,因為n和d組成了私鑰,一旦d泄漏,就等於私鑰泄漏。那麼,有無可能在已知n和e的情況下,推導出d?
(1)ed≡1 (mod φ(n))。只有知道e和φ(n),才能算出d。
(2)φ(n)=(p-1)(q-1)。只有知道p和q,才能算出φ(n)。
(3)n=pq。只有將n因數分解,才能算出p和q。
結論:如果n可以被因數分解,d就可以算出,也就意味著私鑰被破解。
可是,大整數的因數分解,是一件非常困難的事情。目前,除了暴力破解,還沒有發現別的有效方法。維基網路這樣寫道:"對極大整數做因數分解的難度決定了RSA演算法的可靠性。換言之,對一極大整數做因數分解愈困難,RSA演算法愈可靠。假如有人找到一種快速因數分解的演算法,那麼RSA的可靠性就會極度下降。但找到這樣的演算法的可能性是非常小的。今天只有短的RSA密鑰才可能被暴力破解。到2008年為止,世界上還沒有任何可靠的攻擊RSA演算法的方式。只要密鑰長度足夠長,用RSA加密的信息實際上是不能被解破的。"
然而,雖然RSA的安全性依賴於大數的因子分解,但並沒有從理論上證明破譯RSA的難度與大數分解難度等價。即RSA的重大缺陷是無法從理論上把握它的保密性能如何。此外,RSA的缺點還有:
A)產生密鑰很麻煩,受到素數產生技術的限制,因而難以做到一次一密。
B)分組長度太大,為保證安全性,n 至少也要 600bits以上,使運算代價很高,尤其是速度較慢,較對稱密碼演算法慢幾個數量級;且隨著大數分解技術的發展,這個長度還在增加,不利於數據格式的標准化。因此, 使用RSA只能加密少量數據,大量的數據加密還要靠對稱密碼演算法 。
加密和解密是自古就有技術了。經常看到偵探電影的橋段,勇敢又機智的主角,拿著一長串毫無意義的數字苦惱,忽然靈光一閃,翻出一本厚書,將第一個數字對應頁碼數,第二個數字對應行數,第三個數字對應那一行的某個詞。數字變成了一串非常有意義的話:
Eat the beancurd with the peanut. Taste like the ham.
這種加密方法是將原來的某種信息按照某個規律打亂。某種打亂的方式就叫做密鑰(cipher code)。發出信息的人根據密鑰來給信息加密,而接收信息的人利用相同的密鑰,來給信息解密。 就好像一個帶鎖的盒子。發送信息的人將信息放到盒子里,用鑰匙鎖上。而接受信息的人則用相同的鑰匙打開。加密和解密用的是同一個密鑰,這種加密稱為對稱加密(symmetric encryption)。
如果一對一的話,那麼兩人需要交換一個密鑰。一對多的話,比如總部和多個特工的通信,依然可以使用同一套密鑰。 但這種情況下,對手偷到一個密鑰的話,就知道所有交流的信息了。 二戰中盟軍的情報戰成果,很多都來自於破獲這種對稱加密的密鑰。
為了更安全,總部需要給每個特工都設計一個不同的密鑰。如果是FBI這樣龐大的機構,恐怕很難維護這么多的密鑰。在現代社會,每個人的信用卡信息都需要加密。一一設計密鑰的話,銀行怕是要跪了。
對稱加密的薄弱之處在於給了太多人的鑰匙。如果只給特工鎖,而總部保有鑰匙,那就容易了。特工將信息用鎖鎖到盒子里,誰也打不開,除非到總部用唯一的一把鑰匙打開。只是這樣的話,特工每次出門都要帶上許多鎖,太容易被識破身份了。總部老大想了想,乾脆就把造鎖的技術公開了。特工,或者任何其它人,可以就地取材,按照圖紙造鎖,但無法根據圖紙造出鑰匙。鑰匙只有總部的那一把。
上面的關鍵是鎖和鑰匙工藝不同。知道了鎖,並不能知道鑰匙。這樣,銀行可以將「造鎖」的方法公布給所有用戶。 每個用戶可以用鎖來加密自己的信用卡信息。即使被別人竊聽到,也不用擔心:只有銀行才有鑰匙呢!這樣一種加密演算法叫做非對稱加密(asymmetric encryption)。非對稱加密的經典演算法是RSA演算法。它來自於數論與計算機計數的奇妙結合。
1976年,兩位美國計算機學家Whitfield Diffie 和 Martin Hellman,提出了一種嶄新構思,可以在不直接傳遞密鑰的情況下,完成解密。這被稱為"Diffie-Hellman密鑰交換演算法"。這個演算法啟發了其他科學家。人們認識到,加密和解密可以使用不同的規則,只要這兩種規則之間存在某種對應關系即可,這樣就避免了直接傳遞密鑰。這種新的加密模式被稱為"非對稱加密演算法"。
1977年,三位數學家Rivest、Shamir 和 Adleman 設計了一種演算法,可以實現非對稱加密。這種演算法用他們三個人的名字命名,叫做RSA演算法。從那時直到現在,RSA演算法一直是最廣為使用的"非對稱加密演算法"。毫不誇張地說,只要有計算機網路的地方,就有RSA演算法。
1.能「撞」上的保險箱(非對稱/公鑰加密體制,Asymmetric / Public Key Encryption)
數據加密解密和門鎖很像。最開始的時候,人們只想到了那種只能用鑰匙「鎖」數據的鎖。如果在自己的電腦上自己加密數據,當然可以用最開始這種門鎖的形式啦,方便快捷,簡單易用有木有。
但是我們現在是通信時代啊,雙方都想做安全的通信怎麼辦呢?如果也用這種方法,通信就好像互相發送密碼保險箱一樣…而且雙方必須都有鑰匙才能進行加密和解密。也就是說,兩個人都拿著保險箱的鑰匙,你把數據放進去,用鑰匙鎖上發給我。我用同樣的鑰匙把保險箱打開,再把我的數據鎖進保險箱,發送給你。
這樣看起來好像沒什麼問題。但是,這裡面 最大的問題是:我們兩個怎麼弄到同一個保險箱的同一個鑰匙呢? 好像僅有的辦法就是我們兩個一起去買個保險箱,然後一人拿一把鑰匙,以後就用這個保險箱了。可是,現代通信社會,絕大多數情況下別說一起去買保險箱了,連見個面都難,這怎麼辦啊?
於是,人們想到了「撞門」的方法。我這有個可以「撞上」的保險箱,你那裡自己也買一個這樣的保險箱。通信最開始,我把保險箱打開,就這么開著把保險箱發給你。你把數據放進去以後,把保險箱「撞」上發給我。撞上以後,除了我以外,誰都打不開保險箱了。這就是RSA了,公開的保險箱就是公鑰,但是我有私鑰,我才能打開。
2.數字簽名
這種鎖看起來好像很不錯,但是鎖在運輸的過程中有這么一個嚴重的問題:你怎麼確定你收到的開著的保險箱就是我發來的呢?對於一個聰明人,他完全可以這么干:
(a)裝作運輸工人。我現在把我開著的保險箱運給對方。運輸工人自己也弄這么一個保險箱,運輸的時候把保險箱換成他做的。
(b)對方收到保險箱後,沒法知道這個保險箱是我最初發過去的,還是運輸工人替換的。對方把數據放進去,把保險箱撞上。
(c)運輸工人往回運的時候,用自己的鑰匙打開自己的保險箱,把數據拿走。然後復印也好,偽造也好,弄出一份數據,把這份數據放進我的保險箱,撞上,然後發給我。
從我的角度,從對方的角度,都會覺得這數據傳輸過程沒問題。但是,運輸工人成功拿到了數據,整個過程還是不安全的,大概的過程是這樣:
這怎麼辦啊?這個問題的本質原因是,人們沒辦法獲知,保險箱到底是「我」做的,還是運輸工人做的。那乾脆,我們都別做保險箱了,讓權威機構做保險箱,然後在每個保險箱上用特殊的工具刻上一個編號。對方收到保險箱的時候,在權威機構的「公告欄」上查一下編號,要是和保險箱上的編號一樣,我就知道這個保險箱是「我」的,就安心把數據放進去。大概過程是這樣的:
如何做出刻上編號,而且編號沒法修改的保險箱呢?這涉及到了公鑰體制中的另一個問題:數字簽名。
要知道,刻字這種事情吧,誰都能幹,所以想做出只能自己刻字,還沒法讓別人修改的保險箱確實有點難度。那麼怎麼辦呢?這其實困擾了人們很長的時間。直到有一天,人們發現:我們不一定非要在保險箱上刻規規矩矩的字,我們乾脆在保險箱上刻手寫名字好了。而且,刻字有點麻煩,乾脆我們在上面弄張紙,讓人直接在上面寫,簡單不費事。具體做法是,我們在保險箱上嵌進去一張紙,然後每個出產的保險箱都讓權威機構的CEO簽上自己的名字。然後,CEO把自己的簽名公開在權威機構的「公告欄」上面。比如這個CEO就叫「學酥」,那麼整個流程差不多是這個樣子:
這個方法的本質原理是,每個人都能夠通過筆跡看出保險箱上的字是不是學酥CEO簽的。但是呢,這個字體是學酥CEO唯一的字體。別人很難模仿。如果模仿我們就能自己分辨出來了。要是實在分辨不出來呢,我們就請一個筆跡專家來分辨。這不是很好嘛。這個在密碼學上就是數字簽名。
上面這個簽字的方法雖然好,但是還有一個比較蛋疼的問題。因為簽字的樣子是公開的,一個聰明人可以把公開的簽字影印一份,自己造個保險箱,然後把這個影印的字也嵌進去。這樣一來,這個聰明人也可以造一個相同簽字的保險箱了。解決這個問題一個非常簡單的方法就是在看保險箱上的簽名時,不光看字體本身,還要看字體是不是和公開的字體完全一樣。要是完全一樣,就可以考慮這個簽名可能是影印出來的。甚至,還要考察字體是不是和其他保險櫃上的字體一模一樣。因為聰明人為了欺騙大家,可能不影印公開的簽名,而影印其他保險箱上的簽名。這種解決方法雖然簡單,但是驗證簽名的時候麻煩了一些。麻煩的地方在於我不僅需要對比保險箱上的簽名是否與公開的筆跡一樣,還需要對比得到的簽名是否與公開的筆跡完全一樣,乃至是否和所有發布的保險箱上的簽名完全一樣。有沒有什麼更好的方法呢?
當然有,人們想到了一個比較好的方法。那就是,學酥CEO簽字的時候吧,不光把名字簽上,還得帶上簽字得日期,或者帶上這個保險箱的編號。這樣一來,每一個保險箱上的簽字就唯一了,這個簽字是學酥CEO的簽名+學酥CEO寫上的時間或者編號。這樣一來,就算有人偽造,也只能偽造用過的保險箱。這個問題就徹底解決了。這個過程大概是這么個樣子:
3 造價問題(密鑰封裝機制,Key Encapsulation Mechanism)
解決了上面的各種問題,我們要考慮考慮成本了… 這種能「撞」門的保險箱雖然好,但是這種鎖造價一般來說要比普通的鎖要高,而且鎖生產時間也會變長。在密碼學中,對於同樣「結實」的鎖,能「撞」門的鎖的造價一般來說是普通鎖的上千倍。同時,能「撞」門的鎖一般來說只能安裝在小的保險櫃裡面。畢竟,這么復雜的鎖,裝起來很費事啊!而普通鎖安裝在多大的保險櫃上面都可以呢。如果兩個人想傳輸大量數據的話,用一個大的保險櫃比用一堆小的保險櫃慢慢傳要好的多呀。怎麼解決這個問題呢?人們又想出了一個非常棒的方法:我們把兩種鎖結合起來。能「撞」上的保險櫃裡面放一個普通鎖的鑰匙。然後造一個用普通的保險櫃來鎖大量的數據。這樣一來,我們相當於用能「撞」上的保險櫃發一個鑰匙過去。對方收到兩個保險櫃後,先用自己的鑰匙把小保險櫃打開,取出鑰匙。然後在用這個鑰匙開大的保險櫃。這樣做更棒的一個地方在於,既然對方得到了一個鑰匙,後續再通信的時候,我們就不再需要能「撞」上的保險櫃了啊,在以後一定時間內就用普通保險櫃就好了,方便快捷嘛。
以下參考 數字簽名、數字證書、SSL、https是什麼關系?
4.數字簽名(Digital Signature)
數據在瀏覽器和伺服器之間傳輸時,有可能在傳輸過程中被冒充的盜賊把內容替換了,那麼如何保證數據是真實伺服器發送的而不被調包呢,同時如何保證傳輸的數據沒有被人篡改呢,要解決這兩個問題就必須用到數字簽名,數字簽名就如同日常生活的中的簽名一樣,一旦在合同書上落下了你的大名,從法律意義上就確定是你本人簽的字兒,這是任何人都沒法仿造的,因為這是你專有的手跡,任何人是造不出來的。那麼在計算機中的數字簽名怎麼回事呢?數字簽名就是用於驗證傳輸的內容是不是真實伺服器發送的數據,發送的數據有沒有被篡改過,它就干這兩件事,是非對稱加密的一種應用場景。不過他是反過來用私鑰來加密,通過與之配對的公鑰來解密。
第一步:服務端把報文經過Hash處理後生成摘要信息Digest,摘要信息使用私鑰private-key加密之後就生成簽名,伺服器把簽名連同報文一起發送給客戶端。
第二步:客戶端接收到數據後,把簽名提取出來用public-key解密,如果能正常的解密出來Digest2,那麼就能確認是對方發的。
第三步:客戶端把報文Text提取出來做同樣的Hash處理,得到的摘要信息Digest1,再與之前解密出來的Digist2對比,如果兩者相等,就表示內容沒有被篡改,否則內容就是被人改過了。因為只要文本內容哪怕有任何一點點改動都會Hash出一個完全不一樣的摘要信息出來。
5.數字證書(Certificate Authority)
數字證書簡稱CA,它由權威機構給某網站頒發的一種認可憑證,這個憑證是被大家(瀏覽器)所認可的,為什麼需要用數字證書呢,難道有了數字簽名還不夠安全嗎?有這樣一種情況,就是瀏覽器無法確定所有的真實伺服器是不是真的是真實的,舉一個簡單的例子:A廠家給你們家安裝鎖,同時把鑰匙也交給你,只要鑰匙能打開鎖,你就可以確定鑰匙和鎖是配對的,如果有人把鑰匙換了或者把鎖換了,你是打不開門的,你就知道肯定被竊取了,但是如果有人把鎖和鑰匙替換成另一套表面看起來差不多的,但質量差很多的,雖然鑰匙和鎖配套,但是你卻不能確定這是否真的是A廠家給你的,那麼這時候,你可以找質檢部門來檢驗一下,這套鎖是不是真的來自於A廠家,質檢部門是權威機構,他說的話是可以被公眾認可的(呵呵)。
同樣的, 因為如果有人(張三)用自己的公鑰把真實伺服器發送給瀏覽器的公鑰替換了,於是張三用自己的私鑰執行相同的步驟對文本Hash、數字簽名,最後得到的結果都沒什麼問題,但事實上瀏覽器看到的東西卻不是真實伺服器給的,而是被張三從里到外(公鑰到私鑰)換了一通。那麼如何保證你現在使用的公鑰就是真實伺服器發給你的呢?我們就用數字證書來解決這個問題。數字證書一般由數字證書認證機構(Certificate Authority)頒發,證書裡麵包含了真實伺服器的公鑰和網站的一些其他信息,數字證書機構用自己的私鑰加密後發給瀏覽器,瀏覽器使用數字證書機構的公鑰解密後得到真實伺服器的公鑰。這個過程是建立在被大家所認可的證書機構之上得到的公鑰,所以這是一種安全的方式。
常見的對稱加密演算法有DES、3DES、AES、RC5、RC6。非對稱加密演算法應用非常廣泛,如SSH,
HTTPS, TLS,電子證書,電子簽名,電子身份證等等。
參考 DES/3DES/AES區別
⑧ rsa是公鑰加密還是私鑰加密
公鑰加密,私鑰解密。
⑨ 網路傳輸的兩個個問題
對於打開了某個論壇,輸入了用戶名和密碼,其實如果網站設計者重視安全問題的話一般會對輸入的用戶名和密碼進行加密,加密後的用戶名和密碼用一連串的字元表示,所以即使別人竊取了你的用戶名和密碼和密碼,他們如果不知道怎麼解密,他們只能得到一連串的字元,所以這也是一道防線。
接下來就是網路安全方面的問題:
數據加密(Data Encryption)技術
所謂加密(Encryption)是指將一個信息(或稱明文--plaintext) 經過加密鑰匙(Encrypt ionkey)及加密函數轉換,變成無意義的密文( ciphertext),而接收方則將此密文經過解密函數、解密鑰匙(Decryti on key)還原成明文。加密技術是網路安全技術的基石。
數據加密技術要求只有在指定的用戶或網路下,才能解除密碼而獲得原來的數據,這就需要給數據發送方和接受方以一些特殊的信息用於加解密,這就是所謂的密鑰。其密鑰的值是從大量的隨機數中選取的。按加密演算法分為專用密鑰和公開密鑰兩種。
專用密鑰,又稱為對稱密鑰或單密鑰,加密時使用同一個密鑰,即同一個演算法。如DES和MIT的Kerberos演算法。單密鑰是最簡單方式,通信雙方必須交換彼此密鑰,當需給對方發信息時,用自己的加密密鑰進行加密,而在接收方收到數據後,用對方所給的密鑰進行解密。這種方式在與多方通信時因為需要保存很多密鑰而變得很復雜,而且密鑰本身的安全就是一個問題。
DES是一種數據分組的加密演算法,它將數據分成長度為6 4位的數據塊,其中8位用作奇偶校驗,剩餘的56位作為密碼的長度。第一步將原文進行置換,得到6 4位的雜亂無章的數據組;第二步將其分成均等兩段 ;第三步用加密函數進行變換,並在給定的密鑰參數條件下,進行多次迭代而得到加密密文。
公開密鑰,又稱非對稱密鑰,加密時使用不同的密鑰,即不同的演算法,有一把公用的加密密鑰,有多把解密密鑰,如RSA演算法。
在計算機網路中,加密可分為"通信加密"(即傳輸過程中的數據加密)和"文件加密"(即存儲數據加密)。通信加密又有節點加密、鏈路加密和端--端加密3種。
①節點加密,從時間坐標來講,它在信息被傳入實際通信連接點 (Physical communication link)之前進行;從OSI 7層參考模型的坐標 (邏輯空間)來講,它在第一層、第二層之間進行; 從實施對象來講,是對相鄰兩節點之間傳輸的數據進行加密,不過它僅對報文加密,而不對報頭加密,以便於傳輸路由的選擇。
②鏈路加密(Link Encryption),它在數據鏈路層進行,是對相鄰節點之間的鏈路上所傳輸的數據進行加密,不僅對數據加密還對報頭加密。
③端--端加密(End-to-End Encryption),它在第六層或第七層進行 ,是為用戶之間傳送數據而提供的連續的保護。在始發節點上實施加密,在中介節點以密文形式傳輸,最後到達目的節點時才進行解密,這對防止拷貝網路軟體和軟體泄漏也很有效。
在OSI參考模型中,除會話層不能實施加密外,其他各層都可以實施一定的加密措施。但通常是在最高層上加密,即應用層上的每個應用都被密碼編碼進行修改,因此能對每個應用起到保密的作用,從而保護在應用層上的投資。假如在下面某一層上實施加密,如TCP層上,就只能對這層起到保護作用。
值得注意的是,能否切實有效地發揮加密機制的作用,關鍵的問題在於密鑰的管理,包括密鑰的生存、分發、安裝、保管、使用以及作廢全過程。
(1)數字簽名
公開密鑰的加密機制雖提供了良好的保密性,但難以鑒別發送者, 即任何得到公開密鑰的人都可以生成和發送報文。數字簽名機制提供了一種鑒別方法,以解決偽造、抵賴、冒充和篡改等問題。
數字簽名一般採用不對稱加密技術(如RSA),通過對整個明文進行某種變換,得到一個值,作為核實簽名。接收者使用發送者的公開密鑰對簽名進行解密運算,如其結果為明文,則簽名有效,證明對方的身份是真實的。當然,簽名也可以採用多種方式,例如,將簽名附在明文之後。數字簽名普遍用於銀行、電子貿易等。
數字簽名不同於手寫簽字:數字簽名隨文本的變化而變化,手寫簽字反映某個人個性特徵, 是不變的;數字簽名與文本信息是不可分割的,而手寫簽字是附加在文本之後的,與文本信息是分離的。
(2)Kerberos系統
Kerberos系統是美國麻省理工學院為Athena工程而設計的,為分布式計算環境提供一種對用戶雙方進行驗證的認證方法。
它的安全機制在於首先對發出請求的用戶進行身份驗證,確認其是否是合法的用戶;如是合法的用戶,再審核該用戶是否有權對他所請求的服務或主機進行訪問。從加密演算法上來講,其驗證是建立在對稱加密的基礎上的。
Kerberos系統在分布式計算環境中得到了廣泛的應用(如在Notes 中),這是因為它具有如下的特點:
①安全性高,Kerberos系統對用戶的口令進行加密後作為用戶的私鑰,從而避免了用戶的口令在網路上顯示傳輸,使得竊聽者難以在網路上取得相應的口令信息;
②透明性高,用戶在使用過程中,僅在登錄時要求輸入口令,與平常的操作完全一樣,Ker beros的存在對於合法用戶來說是透明的;
③可擴展性好,Kerberos為每一個服務提供認證,確保應用的安全。
Kerberos系統和看電影的過程有些相似,不同的是只有事先在Ker beros系統中登錄的客戶才可以申請服務,並且Kerberos要求申請到入場券的客戶就是到TGS(入場券分配伺服器)去要求得到最終服務的客戶。
Kerberos的認證協議過程如圖二所示。
Kerberos有其優點,同時也有其缺點,主要如下
①、Kerberos伺服器與用戶共享的秘密是用戶的口令字,伺服器在回應時不驗證用戶的真實性,假設只有合法用戶擁有口令字。如攻擊者記錄申請回答報文,就易形成代碼本攻擊。
②、Kerberos伺服器與用戶共享的秘密是用戶的口令字,伺服器在回應時不驗證用戶的真實性,假設只有合法用戶擁有口令字。如攻擊者記錄申請回答報文,就易形成代碼本攻擊
③、AS和TGS是集中式管理,容易形成瓶頸,系統的性能和安全也嚴重依賴於AS和TGS的性能和安全。在AS和TGS前應該有訪問控制,以增強AS和TGS的安全。
④、隨用戶數增加,密鑰管理較復雜。Kerberos擁有每個用戶的口令字的散列值,AS與TGS 負責戶間通信密鑰的分配。當N個用戶想同時通信時,仍需要N*(N-1)/2個密鑰
( 3 )、PGP演算法
PGP(Pretty Good Privacy)是作者hil Zimmermann提出的方案, 從80年代中期開始編寫的。公開密鑰和分組密鑰在同一個系統中,公開密鑰採用RSA加密演算法,實施對密鑰的管理;分組密鑰採用了IDEA演算法,實施對信息的加密。
PGP應用程序的第一個特點是它的速度快,效率高;另一個顯著特點就是它的可移植性出色,它可以在多種操作平台上運行。PGP主要具有加密文件、發送和接收加密的E-mail、數字簽名等。
(4)、PEM演算法
保密增強郵件(Private Enhanced Mail,PEM),是美國RSA實驗室基於RSA和DES演算法而開發的產品,其目的是為了增強個人的隱私功能, 目前在Internet網上得到了廣泛的應用,專為E-mail用戶提供如下兩類安全服務:
對所有報文都提供諸如:驗證、完整性、防抵 賴等安全服務功能; 提供可選的安全服務功能,如保密性等。
PEM對報文的處理經過如下過程:
第一步,作規范化處理:為了使PEM與MTA(報文傳輸代理)兼容,按S MTP協議對報文進行規范化處理;
第二步,MIC(Message Integrity Code)計算;
第三步,把處理過的報文轉化為適於SMTP系統傳輸的格式。
身份驗證技術
身份識別(Identification)是指定用戶向系統出示自己的身份證明過程。身份認證(Authertication)是系統查核用戶的身份證明的過程。人們常把這兩項工作統稱為身份驗證(或身份鑒別),是判明和確認通信雙方真實身份的兩個重要環節。
Web網上採用的安全技術
在Web網上實現網路安全一般有SHTTP/HTTP和SSL兩種方式。
(一)、SHTTP/HTTP
SHTTP/HTTP可以採用多種方式對信息進行封裝。封裝的內容包括加密、簽名和基於MAC 的認證。並且一個消息可以被反復封裝加密。此外,SHTTP還定義了包頭信息來進行密鑰傳輸、認證傳輸和相似的管理功能。SHTTP可以支持多種加密協議,還為程序員提供了靈活的編程環。
SHTTP並不依賴於特定的密鑰證明系統,它目前支持RSA、帶內和帶外以及Kerberos密鑰交換。
(二)、SSL(安全套層) 安全套接層是一種利用公開密鑰技術的工業標准。SSL廣泛應用於Intranet和Internet 網,其產品包括由Netscape、Microsoft、IBM 、Open Market等公司提供的支持SSL的客戶機和伺服器,以及諸如Apa che-SSL等產品。
SSL提供三種基本的安全服務,它們都使用公開密鑰技術。
①信息私密,通過使用公開密鑰和對稱密鑰技術以達到信息私密。SSL客戶機和SSL伺服器之間的所有業務使用在SSL握手過程中建立的密鑰和演算法進行加密。這樣就防止了某些用戶通過使用IP packet sniffer工具非法竊聽。盡管packet sniffer仍能捕捉到通信的內容, 但卻無法破譯。 ②信息完整性,確保SSL業務全部達到目的。如果Internet成為可行的電子商業平台,應確保伺服器和客戶機之間的信息內容免受破壞。SSL利用機密共享和hash函數組提供信息完整性服務。③相互認證,是客戶機和伺服器相互識別的過程。它們的識別號用公開密鑰編碼,並在SSL握手時交換各自的識別號。為了驗證證明持有者是其合法用戶(而不是冒名用戶),SSL要求證明持有者在握手時對交換數據進行數字式標識。證明持有者對包括證明的所有信息數據進行標識以說明自己是證明的合法擁有者。這樣就防止了其他用戶冒名使用證明。證明本身並不提供認證,只有證明和密鑰一起才起作用。 ④SSL的安全性服務對終端用戶來講做到盡可能透明。一般情況下,用戶只需單擊桌面上的一個按鈕或聯接就可以與SSL的主機相連。與標準的HTTP連接申請不同,一台支持SSL的典型網路主機接受SSL連接的默認埠是443而不是80。
當客戶機連接該埠時,首先初始化握手協議,以建立一個SSL對話時段。握手結束後,將對通信加密,並檢查信息完整性,直到這個對話時段結束為止。每個SSL對話時段只發生一次握手。相比之下,HTTP 的每一次連接都要執行一次握手,導致通信效率降低。一次SSL握手將發生以下事件:
1.客戶機和伺服器交換X.509證明以便雙方相互確認。這個過程中可以交換全部的證明鏈,也可以選擇只交換一些底層的證明。證明的驗證包括:檢驗有效日期和驗證證明的簽名許可權。
2.客戶機隨機地產生一組密鑰,它們用於信息加密和MAC計算。這些密鑰要先通過伺服器的公開密鑰加密再送往伺服器。總共有四個密鑰分別用於伺服器到客戶機以及客戶機到伺服器的通信。
3.信息加密演算法(用於加密)和hash函數(用於確保信息完整性)是綜合在一起使用的。Netscape的SSL實現方案是:客戶機提供自己支持的所有演算法清單,伺服器選擇它認為最有效的密碼。伺服器管理者可以使用或禁止某些特定的密碼。