结合编程实例说明计算机加密的原理和方 法
班级： 学号： 姓名： 报告日期：2013年11月27日 1、 基础知识介绍
无论是网络传输中使用的安全传输协议，还是安全手段或安全措 施，它们都需要使用加密算法和相应的解密算法。不了解与此相关的加 密原理和算法，就很难深刻地认识各种安全传输协议，以及实现网络安 全所采用的数字凭证、数字签名等技术。 密码学是一门古老而深奥的学科，对一般人来说是非常陌生的。长 期以来，只在很小的范围内使用，如军事、外交、情报等部门。计算机 密码学是研究计算机信息加密、解密及其变换的科学，是数学和计算机 的交叉学科，也是一门新兴的学科。 随着计算机网络和计算机通讯技术的发展，计算机密码学得到前所 未有的重视并迅速普及和发展起来。在国外，它已成为计算机安全主要 的研究方向。 密码学的历史比较悠久，在四千年前，古埃及人就开始使用密码来 保密传递消息。 两千多年前，罗马国王Julius Caesare（恺撒）就开始使用目前称 为“恺撒密码”的密码系统。但是密码技术直到本20世纪40年代以后才有 重大突破和发展。 特别是20世纪70年代后期，由于计算机、电子通信的广泛使用，现 代密码学得到了空前的发展。 加密算法包括：对称加密算法、公开密钥算法和DES对称加密算 法。 二、计算机加密基本原理和方法 （1）对称加密算法 基于密钥的算法通常有两类：对称算法和公开密钥算法（非对称算 法）。对称算法有时又叫传统密码算法，加密密钥能够从解密密钥中推 算出来，反过来也成立。
运行结果分析
试对“1234567”进行加密，再将其解密：
输入“1234567”：
回车后，输出加密后的密文：pqrstuv
输入“1234567”的密文“pqrstuv”：
回车后出现解密后的明文“1234567”：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
实例2：利用公开加密算法对“1234567”进行加密，并进行解 密 实验源代码：
package test; import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.io.InputStream; import java.io.OutputStream; import java.security.Key; import java.security.SecureRandom; import javax.crypto.Cipher; import javax.crypto.CipherInputStream; import javax.crypto.CipherOutputStream; import javax.crypto.KeyGenerator; import sun.misc.BASE64Decoder; import sun.misc.BASE64Encoder; public class DESUtil { Key key ; public DESUtil() {
恺撒密码的替换方法是通过排列明文和密文字母表，密文字母表示 通过将明文字母表向左或向右移动一个固定数目的位置。例如，当偏移 量是左移3的时候（解密时的密钥就是3）： 明文字母表：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 密文字母表：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC 使用时，加密者查找明文字母表中需要加密的消息中的每一个字母 所在位置，并且写下密文字母表中对应的字母。需要解密的人则根据事 先已知的密钥反过来操作，得到原来的明文。例如： 明文：THE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG 密文：WKH TXLFN EURZQ IRA MXPSV RYHU WKH ODCB GRJ 恺撒密码的加密、解密方法还能够通过同余数的数学方法进行计 算。首先将字母用数字代替，A=0，B=1，...，Z=25。此时偏移量为n的 加密方法即为： E (x)= (x+n) mod 2 解密就是： D (x)= (x-n) mod 2
} public DESUtil(String str) { setKey(str); // 生成密匙 } public Key getKey() { return key ; } public void setKey(Key key) { this . key = key; } /** * 根据参数生成 KEY */ public void setKey(String strKey) { try { KeyGenerator _generator = KeyGenerator.getInstance ( "DES" ); _generator.init( new SecureRandom(strKey.getBytes())); this . key = _generator.generateKey(); _generator = null ; } catch (Exception e) { throw new RuntimeException( "Error initializing SqlMap class. Cause: " + e); } } /** * 加密 String 明文输入 ,String 密文输出 */ public String encryptStr(String strMing) { byte [] byteMi = null ; byte [] byteMing = null ; String strMi = "" ;
在大多数对称算法中，加解密的密钥是相同的。对称算法要求发送 者和接收者在安全通信之前，协商一个密钥。对称算法的安全性依赖于 密钥，泄漏密钥就意味着任何人都能对消息进行加解密。对称算法的加 密和解密表示为： EK（M）=C DK（C）=M （2）密钥加密算法 公开密钥算法（非对称算法）的加密的密钥和解密的密钥不同，而 且解密密钥不能根据加密密钥计算出来，或者至少在可以计算的时间内 不能计算出来。 之所以叫做公开密钥算法，是因为加密密钥能够公开，即陌生者能 用加密密钥加密信息，但只有用相应的解密密钥才能解密信息。加密密 钥叫做公开密钥（简称公钥），解密密钥叫做私人密钥（简称私钥）。 公开密钥K1加密表示为：EK1（M）=C。公开密钥和私人密钥是不 同的，用相应的私人密钥K2解密可表示为：DK2（C）=M。 （3）凯撒密码算法 原理 在密码学中存在着各种各样的置换方式，但所有不同的置换方式都 包含2个相同的元素。密钥和协议(算法)。凯撒密码的密钥是3，算法是 将普通字母表中的字母用密钥对应的字母替换。置换加密的优点就在于 它易于实施却难于破解. 发送方和接收方很容易事先商量好一个密钥， 然后通过密钥从明文中生成密文，即是敌人若获取密文，通过密文直接 猜测其代表的意义，在实践中是不可能的。 凯撒密码的加密算法极其简单。其加密过程如下： 在这里，我们做此约定：明文记为m，密文记为c，加密变换记为 E(k1,m)（其中k1为密钥），解密变换记为D(k2,m)（k2为解密密钥） （在这里k1=k2,不妨记为k）。凯撒密码的加密过程可记为如下一个变 换： c≡m+k mod n （其中n为基本字符个数） 同样，解密过程可表示为： m≡c+k mod n （其中n为基本字符个数） 对于计算机而言，n可取256或128，m、k、c均为一个8bit的二进制 数。显然，这种加密算法极不安全，即使采用穷举法，最多也只要255 次即可破译。当然，究其本身而言，仍然是一个单表置换，因此，频率 分析法对其仍是有效的。 方法：
BASE64Encoder base64en = new BASE64Encoder(); try { byteMing = strMing.getBytes( "UTF8" ); byteMi = this .encryptByte(byteMing); strMi = base64en.encode(byteMi); } catch (Exception e) { throw new RuntimeException( "Error initializing SqlMap class. Cause: " + e); } finally { base64en = null ; byteMing = null ; byteMi = null ; } return strMi; } /** * 解密 以 String 密文输入 ,String 明文输出 * * @param strMi * @return */ public String decryptStr(String strMi) { BASE64Decoder base64De = new BASE64Decoder(); byte [] byteMing = null ; byte [] byteMi = null ; String strMing = "" ; try { byteMi = base64De.decodeBuffer(strMi); byteMing = this .decryptByte(byteMi); strMing = new String(byteMing, "UTF8" ); } catch (Exception e) { throw new RuntimeException( "Error initializing SqlMap class. Cause: " + e); } finally { base64De = null ;
3、 环境介绍
编程语言 C语言/JAVA 编译环境 Microsoft Visual Studio 20008/eclipse 操作系统 Windows ,
4、 实例说明算机加密的原理和方法 实例1：利用对称加密算法对“1234567”进行加密，并进行 解密 程序源代码：
#include<iostream.h> //DES加密算法C语言实现 class SubKey{ //定义子密钥为一个类 public: int key[8][6]; }subkey[16]; //定义子密钥对象数组