3.2 数据加密技术(课件）-《电子商务基础》同步教学（人民邮电版）

下页 3.1 电子商务安全的要求 3.2 数据加密技术 3.3 认证技术 3.4 安全交易协议 目 录 第3部分 电子商务安全 图 3.2 数据加密技术 3.2.1 传统的代换密码 3.2.2 对称加密算法 3.2.3 非对称加密算法 图 加密技术是保证网络、信息安全的核心技术。加密技术与密码学紧密相连。 密码学包括密码编码学和密码分析学。 密码体制的设计是密码编码学的主要内容。 密码体制的破译是密码分析学的主要内容。 图 将明文数据进行某种变换，使其成为不可理解的形式，这个过程就是加密，这种不可理解的形式称为密文。 解密是加密的逆过程，即将密文还原成明文。 加密和解密必须依赖两个要素：算法和密钥。算法是加密和解密的计算方法；密钥是加密所需的一串数字。 图 一般的数据加密模型: 图 在无价格限制的条件下，目前几乎所有使用的密码体制都是可破的。 如果一个密码体制的密码不能被现有的计算资源所破译，那么这种密码体制在计算上可以说是安全的。 在加密算法公开的情况下，非法解密者就要设法破获密钥，为了使黑客难以破获密钥，就要增加密钥的长度，使黑客无法用穷举法测试破解密钥。 图 3.2.1 传统的代换密码 早在几千年前人类就已有了通信保密的思想和方法。如最古老的铠撒密码(Caesar cipher)。 在这种方法中，a变成D，b变成E ，c变成F，……z变成C。例如，english变成IRKPMWL。其中明文用小写字母，密文用大写字母。 若允许密文字母表移动k个字母而不是总是3个，那么k就成为循环移动字母表通用方法的密钥。 图 attack at five CVVCEMCVHKXG 如果密钥=3 演示flash:恺撒密码.swf 0302古典加密方法.swf 0303映射加密方法.swf 图 传统的映射代换密码 将明文中的符号，比如26个字母，简单地映射到其他字母上。例如: 明文：abcdefghijklmnopqrstuvwxyz 密文：QWERTYUIOPASDFGHJKLZXCVBMN 这个通用系统叫做“单一字母表代换”，密钥是26个字母与整个字母表的对应关系。应用上面的密钥，english变成了TFUSOLI。 图 可以应用自然语言的统计规律作为手段，破译密码。在英语中，字母e是用得最多的，其次为t ，0，a，h，I等。最常用的两字母组依次是:th，in，er，re及an。最常用的三字母组是:the，ing，and及ion。 因此，破译时可以从计算在密文中所有字母出现的相对频率开始，试着设定出现最多的字母为e等，接着计算二字母组及三字母组。 最迟在公元9世纪，阿拉伯的密码破译专家就已经娴熟地掌握了用统计字母出现频率的方法来击破简单替换密码。 二战中德国装备的密码机及挑战介绍：英格码（ENIGMA） 复式代换密码给自然语言频率 解密带来的难题 1918年，德国发明家亚瑟·谢尔比乌斯 ENIGMA （读作“英格码”，意为“谜”）他的一个想法就是要用二十世纪的电气技术来取代那种过时的铅笔加纸的加密方法。 图 图 三个转子不同的方向组成了26*26*26=17576种不同可能性； 三个转子间不同的相对位置为6种可能性； 连接板上跳线两两交换6对字母的可能性数目非常巨大，有100391791500种；　　 于是一共有17576*6*100391791500，大约为10000000000000000，即一亿亿种可能性。 破解的艰难性 图 查阅网络文献：“ENIGMA的兴亡” 波兰数学家马里安 ·雷杰夫斯基 阿兰·图灵(Alan Turing) 图 一台图灵“炸弹”高2米、长2米、宽1米。图灵的研究于1940年初完成，机器由英国塔布拉丁机械厂制造。 图 1949年,信息论创始人C.E.Shannon论证了一般经典加密方法得到的密文几乎都是可破的。这引起了密码学研究的危机。 CRISIS!!! 图 计算机加密时代的到来 从20世纪60年代起，随着计算机技术、结构代数、可计算性技术的发展，产生了数据加密标准DES和公开密钥体制，它们成为近代密码学发展史上两个重要的里程碑。 图 3.2.2 对称密钥加密与DES算法 对称加密算法是指文件加密和解密使用一个相同秘密密钥，也叫会话密钥。 目前世界上较为通用的对称加密算法有RC4和DES。这种加密算法的计算速度非常快，因此被广泛应用于对大量数据的加密过程。 对称密钥密码技术的代表是数据加密标准DES 。这是美国国家标准局于1977年公布的由IBM公司提出的一种加密算法，1979年美国银行协会批准使用DES,1980年它又成为美国标准化协会(ANSl)的标准，逐步成为商用保密通信和计算机通信的最常用加密算法。 图 1〉在首次通信前，双方必须通过除网络以外的另外途径