(更改格式后)十二_张强_密码技术浅析

四川理工学院成都新华学院毕业论文（设计）课题名称：密码技术浅析年级专业：2010级计算机软件技术学号：10503011143姓名：张强指导教师：陈侠2013年X月XX日四川理工学院成都新华学院毕业论文（设计）任务书姓名张强学号105030111432010年级计算机软件技术专业题目密码技术浅析设计任务网络安全日益得到大众的重视，在这个杀毒软件总是跟在病毒后面跑的现实中，如何能更有效的保护好个人的资料。密码技术是解决这个问题的有效手段之一。请分析目前网络中面临的问题，阐述密码技术的原理，提出相应的解决措施。时间进度主要参考文献和原始资料(1)《密码学理论与技术》主编范明钰，王光卫清华大学出版社200810(2)《RSA算法缺陷分析》主编杨云江贵州大学学报(自然科学版)，贵州大学，20062(3)《密码学与网络安全》(美)BEHROUZA.FOROUAAN著清华大学出版社2009(4)《加密与解码:密码技术剖析与实战应用》许主洪编著人民邮电出版社2002(5)《应用密码学:协议、算法与C源程序》(美)[B.施奈尔]BruceSchneier著机械工业出版社2000(6)《RSA算法的安全性分析》王启明王一凡著中南民族学院学报(自然科学版)，华中理工大学，20009指导教师：陈侠2013年XX月XX日摘要密码学是信息安全的重要技术，是用于保护国家机密及决策的一个重要工具，也是保护个人信息以及其他重要资料的重要方法。可以有效保障信息的机密性、完整性和鉴别。密码学的研究涉及到很多技术的学习，主要包括怎样把数据加密，怎样传送加密数据，怎样解密加密的数据，使需要数据的合法者得到自己要的数据。[关键词]关键词：RSA；RSA算法；加密；解密；非对称密钥；密码学；公钥；私钥。AbstractCryptographyisanimportantinformationsecuritytechnologiesforprotectionofstatesecretsandanimportanttoolfordecision-makingisalsoimportanttoprotectpersonalinformationandotherinformationimportantway.Informationcaneffectivelyprotecttheconfidentiality,integrityanddifferentiation.Cryptographyresearchinvolvesmanytechnicallearning,includinghowtodataencryptionandhowtosendencrypteddata,howtodecrypttheencrypteddata,sothatthelegitimateneedsofthosewhohavetheirowndatatothedata.Keywords:RSA;RSAalgorithm;encryption;decryption;non-symmetrickey;cryptography;publickey;privatekey.目录1密码学的概述………………………………………………………………………21.1密码学的基本术语……………………………………………………………21.1.1密码学……………………………………………………………………21.1.2密钥………………………………………………………………………21.1.3加密与解密………………………………………………………………31.1.4密码体制…………………………………………………………………31.2密码学的应用…………………………………………………………………31.3密码算法的概念及其分类……………………………………………………41.3.1对称密码算法……………………………………………………………41.3.2公开密钥算法……………………………………………………………41.3.1Hash算法…………………………………………………………………51.4密码编码学的基本概念………………………………………………………51.5密码分析学的基本概念………………………………………………………61.6密码学的信息论基础…………………………………………………………61.7密码学的起源和发展…………………………………………………………72公钥密码体制基础…………………………………………………………………82.1整数算法………………………………………………………………………62.1.1二进制运算………………………………………………………………62.1.2整数除法…………………………………………………………………72.2模运算…………………………………………………………………………82.2.1模算符……………………………………………………………………82.2.2余集………………………………………………………………………82.2.3同余………………………………………………………………………92.2.4在集合Zn当中的运算……………………………………………………92.2.5逆…………………………………………………………………………102.2.6在集合Zn当中的运算…………………………………………………112.3素数……………………………………………………………………………112.3.1定义………………………………………………………………………122.3.2素数的基数………………………………………………………………122.3.3素数检验…………………………………………………………………122.4中国剩余定理…………………………………………………………………122.5指数与对数……………………………………………………………………132.5.1指数………………………………………………………………………132.5.2对数………………………………………………………………………133RSA密码系统………………………………………………………………………153.1RSA简介………………………………………………………………………153.2RSA的加解密过程及算法分析………………………………………………153.3RSA的安全分析………………………………………………………………183.3.1针对RSA的攻击…………………………………………………………183.3.2因数分解攻击……………………………………………………………183.3.3选择密文攻击……………………………………………………………193.3.4对加密指数攻击…………………………………………………………193.3.5对模的攻击………………………………………………………………203.4使用RSA的意义………………………………………………………………214RSA的C程序实现…………………………………………………………………224.1RSA编程设计…………………………………………………………………22结束语………………………………………………………………………………28致谢………………………………………………………………………………29参考文献……………………………………………………………………………30第1页共30页前言信息社会中，每天都有大量的信息在传输、交换、存储和处理，而这些处理过程几乎都要以来强大的计算机系统来完成，一旦计算机系统发生安全问题，就可能造成信息的丢失、篡改、伪造、假冒，以及系统遭受坏等严重后果，因此，如何保证计算机系统的安全，是当前一个需要立即解决的十分严峻的问题。通常保障信息安全的方法有两大类：一是以防火墙技术为代表的被动防卫型，二是建立在数据加密，用户授权确认机制上的开放型网络安全保障技术。第二种就要采用密码学的知识来解决。密码学是一门既古老又年轻的科学，它最早的应用可以追溯到几千年前的古罗马，但成为一门独立的学科则是从近几十年才开始的。1949年Shannon发表的保密系统的信息理论和1976年Diffie和Hellman的密码学的新方向首次提出的公钥密码思想奠定了现在密码学的理论基础。1977年美国加密数据加密标准DES的正式发布和1977年R.L.Rivest，Shamir，L.Adleman三人共同提出的第一个公钥密码思想的密码体制-RSA公钥密码成为现在密码学研究迅速发展的两个里程碑。根据加密密钥和解密密钥是否相同或者本质上等同，即从其中一个容易推出另一个，可将现有的加密体制分为两种。一种是单钥加密体制，其典型代表是美国的数据加密标准DES（DataEncryptionStandard）；另一种是公钥密码体制，其典型代表是RSA密码体制。我这次的论文主要就是研究RSA的算法和算法的程序实现。自19世纪以来，由于电报特别是无线电报的广泛使用，为密码通信和第三者的截收都提供了极为有利的条件。通信保密和侦收破译形成了一条斗争十分激烈的隐蔽战线。1917年，英国破译了德国外长齐默尔曼的电报，促成了美国对德宣战。1942年，美国从破译日本海军密报中，获悉日军对中途岛地区的作战意图和兵力部署，从而能以劣势兵力击破日本海军的主力，扭转了太平洋地区的战局。在保卫英伦三岛和其他许多著名的历史事件中，密码破译的成功都起到了极其重要的作用，这些事例也从反面说明了密码保密的重要地位和意义。第2页共30页1密码学的概述1.1密码学的基本术语1.1.1密码学密码学（cryptography），它是一门研究秘密书写的科学，是以认识密码变换的本质、研究密码保密与破译的基本规律为对象的学科。密码的另一种定义是一门与信息安全密切相关的数学科学，是信息安全的核心。密码提供的最基础的服务是使合法通信者进行信息的交换，而其他人员难以获得通信内容。密码学一般包括两个对立统一的分支学科：密码编码学和密码分析学。研究密码变化的客观规律，应用于编制密码以保守通信秘密的，称为编码学；应用于破译密码以获取通信情报的，称为破译学，总称密码学。密码编码学与密码分析学相辅相成，共处于密码学的统一体中。现代密码学除了包括密码编码学和密码分析学两个主要的学科外，还包括一个新产生的分支——密码密钥学。它是以密码体系最核心部分的密钥作为研究对象的学科。密钥管理是一种规程，它包括密钥的产生、分配、存储、保护、销毁等环节，因而在密码管理体系中密钥管理至关重要。上述三个分支学科构成了现代密码学的主要科学体系。密码在早期仅对文字或数码进行加、脱密变换，随着通信技术的发展，对语音、图像、数据等都可实施加、解密变换。1.1.2密钥明文到密文的转换往往由一些特殊的函数完成，控制这些函数的参数称为密钥，用K表示。所谓密钥，是指由用户事先选定的较短的字符或数字序列，其作用近似于打开保险箱的钥匙。所有密钥的集合构成密钥空间，用SK表示。密钥空间中不相同密钥的个数称为密钥体制的密钥量，它是衡量密码体制安全性的一个重要指标。密钥是一个数值，它和加密算法一起生成特别的密文。密钥本质上是非常非常大的数。密钥的长度尺寸用比特来衡量。在公开密钥加密方法中，密钥的长度越大，密文就越安全。在同种加密算法中，密钥越大越安全。但是传统方法和公开密钥方法所用的加密算法不一样，因此它们的密钥尺寸不能直接比较。第3页共30页公钥和私钥是算术相关的，仅凭公钥推算出私钥是困难的。然而如果有足够的时间和计算能力，总是可能导出私钥的。这使得选择合适尺寸的密钥变得非常重要。为了安全需要足够大的密钥，而为了速度则要用小的密钥1.1.3加密与解密加密是在密钥K的作用下，把明文P从明文信息空间SP对应到密文信息空间SC的一种变换，明文和密文的关系可表示为C＝EK（P）。密文传送到接收者，合法用户利用密钥对密文C进行与加密变换相反的逆变换，称为解密变换，用DK表示。解密变换是把密文C从密文信息空间SC对应到明文信息空间SP的变换。逆变换的过程称为解密或译密。解密变换的目的是恢复出明文P：P=DK