DES、RC4和AES三種加密算法的應(yīng)用及優(yōu)勢(shì)
- 2019-02-28 21:48:00
- 諾塔斯智能科技 原創(chuàng)
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公元前400年,古希臘人發(fā)明了置換密碼。1881年世界上的第一個(gè)電話保密專(zhuān)利出現(xiàn)。在第二次世界大戰(zhàn)期間,德國(guó)軍方啟用“恩尼格瑪”密碼機(jī),密碼學(xué)在戰(zhàn)爭(zhēng)中起著非常重要的作用。加密算法的本質(zhì),首先是為了對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保密并防止篡改,其次更具有了身份驗(yàn)證的功能。根據(jù)密鑰類(lèi)型的不同,加密算法分為對(duì)稱(chēng)和非對(duì)稱(chēng)兩種。對(duì)稱(chēng)加密系統(tǒng)是指加密和解密均采用同一把密鑰,非對(duì)稱(chēng)密鑰則采取加密鑰匙和解密要是不同的方式。對(duì)稱(chēng)加密算法是最常用的加密算法,優(yōu)勢(shì)在于算法公開(kāi),計(jì)算量小,加密效率高。常用的對(duì)稱(chēng)加密算法有DES、RC4、AES等。
1977年1月,美國(guó)政府頒布:采納IBM公司設(shè)計(jì)的方案作為非機(jī)密數(shù)據(jù)的正式數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)(DESData Encryption Standard) 。
目前在國(guó)內(nèi),隨著三金工程尤其是金卡工程的啟動(dòng),DES算法在POS、ATM、磁卡及智能卡(IC卡)、加油站、高速公路收費(fèi)站等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用,以此來(lái)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的保密,如信用卡持卡人的PIN的加密傳輸,IC卡與POS間的雙向認(rèn)證、金融交易數(shù)據(jù)包的MAC校驗(yàn)等,均用到DES算法。
DES算法的入口參數(shù)有三個(gè):Key、Data、Mode。
其中Key為8個(gè)字節(jié)共64位,是DES算法的工作密鑰;
Data也為8個(gè)字節(jié)64位,是要被加密或被解密的數(shù)據(jù);
Mode為DES的工作方式,有兩種:加密或解密。
如Mode為加密,則用Key 去把數(shù)據(jù)Data進(jìn)行加密, 生成Data的密碼形式(64位)作為DES的輸出結(jié)果;
如Mode為解密,則用Key去把密碼形式的數(shù)據(jù)Data解密,還原為Data的明碼形式(64位)作為DES的輸出結(jié)果。
在通信網(wǎng)絡(luò)的兩端,雙方約定一致的Key,在通信的源點(diǎn)用Key對(duì)核心數(shù)據(jù)進(jìn)行DES加密,然后以密碼形式在公共通信網(wǎng)(如電話網(wǎng))中傳輸?shù)酵ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)的終點(diǎn),數(shù)據(jù)到達(dá)目的地后,用同樣的Key對(duì)密碼數(shù)據(jù)進(jìn)行解密,便再現(xiàn)了明碼形式的核心數(shù)據(jù)。這樣,便保證了核心數(shù)據(jù)(如PIN、MAC等)在公共通信網(wǎng)中傳輸?shù)陌踩院涂煽啃浴?/span>
通過(guò)定期在通信網(wǎng)絡(luò)的源端和目的端同時(shí)改用新的Key,便能更進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)的保密性,這正是現(xiàn)在金融交易網(wǎng)絡(luò)的流行做法。
優(yōu)勢(shì):DES算法具有極高安全性,到目前為止,除了用窮舉搜索法對(duì)DES算法進(jìn)行攻擊外,還沒(méi)有發(fā)現(xiàn)更有效的辦法。然而它的缺點(diǎn)是分組短、密鑰短、密碼生命周期短、運(yùn)算速度較慢等。
在1987年被RSA三人組中的頭號(hào)人物羅納德所創(chuàng)建。密鑰長(zhǎng)度是可變的,可變范圍為1-256字節(jié)(8-2048比特),但一般為256字節(jié)。
優(yōu)勢(shì):RC4算法的特點(diǎn)是算法簡(jiǎn)單,運(yùn)行速度快,該算法的速度可以達(dá)到DES加密的10倍左右,且具有很高級(jí)別的非線性。
AES(Advanced Encryption Standard):高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn),是下一代的加密算法標(biāo)準(zhǔn),速度快,安全級(jí)別高。
用AES加密2000年10月,NIST(美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)協(xié)會(huì))宣布通過(guò)從15種候選算法中選出的一項(xiàng)新的密匙加密標(biāo)準(zhǔn)。Rijndael被選中成為將來(lái)的 AES。Rijndael是在1999年下半年,由研究員Joan Daemen 和 Vincent Rijmen 創(chuàng)建的。AES正日益成為加密各種形式的電子數(shù)據(jù)的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)。
AES算法基于排列和置換運(yùn)算。排列是對(duì)數(shù)據(jù)重新進(jìn)行安排,置換是將一個(gè)數(shù)據(jù)單元替換為另一個(gè)。
AES使用幾種不同的方法來(lái)執(zhí)行排列和置換運(yùn)算。AES是一個(gè)迭代的、對(duì)稱(chēng)密鑰分組的密碼,它可以使用128、192和256位密鑰,并且用128位(16字節(jié))分組加密和解密數(shù)據(jù)。
與公共密鑰加密使用密鑰對(duì)不同,對(duì)稱(chēng)密鑰密碼使用相同的密鑰加密和解密數(shù)據(jù)。通過(guò)分組密碼返回的加密數(shù)據(jù)的位數(shù)與輸入數(shù)據(jù)相同。迭代加密使用一個(gè)循環(huán)結(jié)構(gòu),在該循環(huán)中重復(fù)置換和替換輸入數(shù)據(jù)。
優(yōu)勢(shì):AES具有比DES更好的安全性、效率、靈活性,在軟件及硬件上都能快速地加解密,相對(duì)來(lái)說(shuō)較易于實(shí)作,且只需要很少的存儲(chǔ)器。
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