浅析现有的几种加密算法的局限性 | 夏冰加密软件技术博客
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浅析现有的几种加密算法的局限性

一个密码系统,有五个部分组成:
1、明文空间M,它是全体明文的集合;
2、密文空间C,它是全体密文的集合;
3、密钥空间K,它是全体密钥的集合,其中每个密钥K,均有加密密钥Ke和解密密钥Kd组成,即K=(Ke,Kd);
4、加密算法E,由加密密钥控制的加密变换的集合;
5、解密算法D,由解密密钥控制的解密变换的集合。由上五个组成部分可见,密码系统对加密信息机密性的强弱,关键取决于密钥管理的安全性和加密算法的复杂度。

现有密码系统有:古典密码系统和现代密码学。古典密码系统是加密和解密都使用相同密钥的密码系统。现代密码学由1976年Diffie和Hellman[2]提出的一种新型的密码学方法,它的加解密不再使用同一密钥,加密、解密的密钥一个被公开,成为公钥,另一个由使用者保密,称为私钥。而古典密码系统的两种基本类型是换位密码和替代密码。

换位密码
换位密码通过重新编排明文中的字母顺序得到密文,而所有的字母本身并没有改变。如:将明文写成两行,先向下写,然后横向写;密文则是先横向看,再向下看。如下:
明文“HELLO WORLD”被写成:
H L O O L
E L W R D
得到的密文:HLOOLELWRLD
因换位密码的加密算法过于简单,所以密码系统得以破解。

替代密码
替代密码是通过改变明文中的字符产生密文。一个最简单的单长度密钥的替代加密例子如下:假设密钥K是3(或C),那么字母A就变成D,B变成E,以次类推,Z变成C。那么对于明文“HLOOLELWRLD”,经过替代加密后变成“KHOORZRUOG”。
这种加密方法,可以很容易通过统计特性的唯密文攻击。在这个替代密码例子中因加密算法过于简单、密钥过于简短而密码系统被破解。

一次一密乱码本
一次一密乱码本的加密方法密钥不重复使用,而是随机产生密钥串。但一次一密乱码本的问题出现在密钥的生成和密钥分发及保存上。

数据加密标准(DES)
DES是迄今为止世界上最为广泛使用和流行的一种分组密码算法,DES用56比特的密钥来加密64比特的明文分组,它是一个单密钥密码体制。它的操作过程是:先对明文进行分组,64位分为一组,然后依次对各分组进行加密。

目前,攻击DES的主要方法有差分攻击和线性攻击。虽然花费了代价把算法复杂度增加了,但因密钥显短,却同样避免不了无法确保加密的绝对安全这样的尴尬。对于DES加密的消息,其安全还主要依赖于密钥的产生、分发、保存。每次信息加密所用的密钥不同,这就需要密钥的随机产生;当密钥产生后,信息的发送方和接收方都需要拥有密钥进行加解密,这就需要安全密钥分发,防止敌手截取到,单密钥密码体制的一个严重的缺点是在任何密文传输之前,通信双方必须使用一个安全渠道协商加密密钥,在实际中,做到这一点是不容易的;密钥还需安全保存防止泄漏,因此密钥的随机产生、安全分发、安全保存都将是个问题,影响着密码系统的应用和安全性。

公钥密码体制
公钥密码体制是双钥密码体制,在公钥密码体制中,接收方产生密钥对,把公钥传送给发送方,把私钥自己保留,发送方用公钥加密待发送的信息,接收方用私钥解密。

典型的公钥密码系统有RSA加密系统,其算法是基于数学难题的。用公钥体制进行加密,用时较多,用来加密大段信息时,在时间上的消耗目前是难以忍受的。除了RSA以外,其他的公钥密码系统也一样是基于数学难题的加密算法,对密钥长度的要求也较大。因为密钥长度要求比较大,且是基于尖端的数学难题计算非常复杂,使得公钥密码体制加密算法运算太慢,实现速度远赶不上单钥密码体制,因此,公钥密码体制目前主要用于密钥管理和数字签名,而不是用来加密文件,公钥密码系统的应用范围受到了局限,一个安全性强度大的密码系统却不能广泛应用于需加密的各领域的而同样出现尴尬。

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