数据加密技术

求是1025 2023-04-01 发布于山东

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发展史

数据加密技术研究历史极为悠久，其起源可以追溯到远古时代，人类有记载的通信密码始于公元前400年，其发展经历了古典密码时期、近代密码时期和现代密码时期三个阶段。①古典密码时期：从古代到19世纪末，密码体制以纸笔或简单器械实现加解密，基本技巧都是较简单的代换、置换，或者是两者的结合。②近代密码时期：从20世纪初到20世纪50年代末，设计出利用电动机械设备实现信息加密、解密操作的密码方法，采用电报机发送加密的信息，但加解密原理仍然是代换和置换。③现代密码时期：1949年，香农（Shannon）发表了《保密系统的通信理论》，奠定了密码学的数学理论基础，标志着密码学作为一门科学的形成。1976年，W.迪菲（Whitfield Diffie）和M.赫尔曼（Martin Hellman）的论文《密码学的新方向》奠定了公钥密码学的基础。1977年，美国颁布了数据加密标准DES。2001年，美国正式颁布AES为新的国家加密标准。

基本内容

根据加、解密密钥的使用策略不同，分为对称密码体制和非对称密码体制。①对称密码体制（Symmetric Cryptosystem）：加密密钥ke和解密密钥kd相同，或者由一个可以推算出另一个。对称密码又分为分组密码和序列密码两大类。分组密码在密钥的控制下，将定长的明文块转换成等长的密文，解密时使用逆向变换和同一密钥来完成。典型算法有DES、3DES、IDEA、BlowFish、AES、SM1、SM4等。分组密码有四种不同的工作模式：电子编码本模式（ECB）、密码分组链接模式（CBC）、输出反馈模式（OFB）和密码反馈模式（CFB）。序列密码在加密时对明文比特逐个进行处理，又称流密码。典型算法有RC4、A5、ZUC祖冲之等。②非对称密码体制：加密和解密过程使用不同的密钥来完成，分别称为公钥（Public Key）和私钥（Private Key）。在计算上由公钥不能推出私钥，将公钥公开不会损害私钥的安全。这解决了对称密码体制密钥的分配和管理的问题，而且能够很容易实现数字签名。非对称密码体制的安全性基于复杂的数学难题，如大整数分解问题、有限域上的离散对数问题、椭圆曲线离散对数问题等。典型算法有RSA、ElGamal、椭圆曲线算法ECC、SM2、SM9等。

实用的密码体制的设计应遵循以下原则：①密码算法安全强度高。②密码体制的安全性不应依赖加密算法的保密性，而应取决于可随时改变的密钥，即柯克霍夫（Kerckhoffs）原则。③密钥空间应足够大。④既易于实现又便于使用。衡量密码体制安全性的方法有三种：①计算安全性，即最有效的攻击算法至少是指数时间的。②可证明安全性，即密码体制的安全性可以归结为某个数学困难问题。③无条件安全性，即假设存在一个具有无限计算能力的攻击者，也无法攻破。

在信息安全领域作用巨大，其相关技术能够直接用来实现保密性、数据完整性、可认证性和不可否认性服务。可以保护存储中的数据，也可以用来保护通信安全。21世纪以来出现了一些新兴、交叉性的密码技术。例如：随着量子计算研究热潮的兴起，世界各国对量子密码的研究也广泛开展起来；DNA密码研究利用DNA分子计算能力破解传统密码系统，作为密码学新的分支逐渐发展起来。