一種簡易快速的信息加密算法

王海

摘 要：我們生活在一個信息的時代。計算機因為信息而繁榮發(fā)展，每天伴隨著越來越多的數(shù)據(jù)信息被獲取和處理著。大多數(shù)信息都是可以自由訪問的，但還有另外一些信息并非公開于公眾的視線，而必須被安全保護，防止它落入不當(dāng)?shù)目刂浦小１热纾娛虏倏氐脑敿氂媱?、金融信息以及某種形式的通信都是那些需要保密的信息類型。數(shù)據(jù)加密就可以使得上述問題或者內(nèi)容得到解決。因此，21世紀以來，我國以及全世界的科技的發(fā)展進入黃金時期，為數(shù)據(jù)加密工程的研究和實際應(yīng)用提供了有利的條件。

關(guān)鍵詞：簡易快速；信息；加密算法

1 關(guān)于數(shù)據(jù)加密

數(shù)據(jù)加密又稱密碼學(xué)，它是一門歷史悠久的技術(shù)，指通過加密算法和加密密鑰將明文轉(zhuǎn)變?yōu)槊芪?，而解密則是通過解密算法和解密密鑰將密文恢復(fù)為明文。數(shù)據(jù)加密目前仍是計算機系統(tǒng)對信息進行保護的一種最可靠的辦法。它利用密碼技術(shù)對信息進行加密，實現(xiàn)信息隱蔽，從而起到保護信息的安全的作用。傳統(tǒng)加密方法有兩種，替換和置換。上面的例子采用的就是替換的方法：使用密鑰將明文中的每一個字符轉(zhuǎn)換為密文中的一個字符。而置換僅將明文的字符按不同的順序重新排列。單獨使用這兩種方法的任意一種都是不夠安全的，但是將這兩種方法結(jié)合起來就能提供相當(dāng)高的安全程度。數(shù)據(jù)加密標準就采用了這種結(jié)合算法，它由IBM制定，并在1977年成為美國官方加密標準。DES的工作原理為：將明文分割成許多64位大小的塊，每個塊用64位密鑰進行加密，實際上，密鑰由56位數(shù)據(jù)位和8位奇偶校驗位組成，因此只有56個可能的密碼而不是64個。每塊先用初始置換方法進行加密，再連續(xù)進行16次復(fù)雜的替換，最后再對其施用初始置換的逆。

公開密鑰加密。多年來，許多人都認為DES并不是真的很安全。事實上，即使不采用智能的方法，隨著快速、高度并行的處理器的出現(xiàn)，強制破解DES也是可能的?！肮_密鑰”加密方法使得DES以及類似的傳統(tǒng)加密技術(shù)過時了。公開密鑰加密方法中，加密算法和加密密鑰都是公開的，任何人都可將明文轉(zhuǎn)換成密文。但是相應(yīng)的解密密鑰是保密的（公開密鑰方法包括兩個密鑰，分別用于加密和解密），而且無法從加密密鑰推導(dǎo)出，因此，即使是加密者若未被授權(quán)也無法執(zhí)行相應(yīng)的解密。

2 加密的技術(shù)種類

2.1 對稱加密技術(shù)

對稱加密采用了對稱密碼編碼技術(shù)，它的特點是文件加密和解密使用相同的密鑰，即加密密鑰也可以用作解密密鑰，這種方法在密碼學(xué)中叫做對稱加密算法，對稱加密算法使用起來簡單快捷，密鑰較短，且破譯困難，除了數(shù)據(jù)加密標準（DES），另一個對稱密鑰加密系統(tǒng)是國際數(shù)據(jù)加密算法（IDEA），它比DES的加密性好，而且對計算機功能要求也沒有那么高。

2.2 非對稱加密技術(shù)

美國著名學(xué)者為解決信息公開傳送和密鑰管理問題，提出一種新的密鑰交換協(xié)議，允許在不安全的媒體上的通訊雙方交換信息，安全地達成一致的密鑰，這就是“公開密鑰系統(tǒng)”。相對于“對稱加密算法”這種方法也叫做“非對稱加密算法”。與對稱加密算法不同，非對稱加密算法需要兩個密鑰：公開密鑰和私有密。公開密鑰與私有密鑰是一對，如果用公開密鑰對數(shù)據(jù)進行加密，只有用對應(yīng)的私有密鑰才能解密；如果用私有密鑰對數(shù)據(jù)進行加密，那么只有用對應(yīng)的公開密鑰才能解密。因為加密和解密使用的是兩個不同的密鑰，所以這種算法叫作非對稱加密算法。

從密碼學(xué)的角度來討論數(shù)據(jù)安全問題，計算機密碼學(xué)是一種新型科學(xué)，它是隨著計算機和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和進步產(chǎn)生和發(fā)展的，加上它的應(yīng)用前景廣泛，可以在國家和企業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域起到保密的作用，現(xiàn)如今，計算機在人們?nèi)粘Ｉ钪衅占昂軓V，例如，在大學(xué)校園里，我們可以隨時看到同學(xué)們手提筆記本走在校園小路上，即使是在課堂上，也不乏網(wǎng)上學(xué)習(xí)，可以隨時記錄老師講的重點。而且，學(xué)校也鼓勵學(xué)生網(wǎng)上學(xué)習(xí)，網(wǎng)上上交資料。所以，計算機普及范圍廣也為密碼學(xué)的發(fā)展和應(yīng)用提供了條件。在現(xiàn)代化和信息化越來越普遍的新時代，幾乎人人手中都持有銀行卡或者電話，這就使得密碼的應(yīng)用成為現(xiàn)實，人們生活在信息世界里，個人信息和隱私要得到充分的保證，密碼必須成為一種保證，銀行、政府和個人都需要努力，為自己的利益來加固。一般來說，密碼包括：明文、密文、加解密算法、加解密密鑰。在普通的計算機使用中，一般會使用明鑰，輸出方使用正常渠道傳送加密的信息，接收方在接受之后，會使用固定的密鑰來解壓信息，進一步整理后得到自己需要的信息。但是，在傳送重要的信息時，我們要使用級別高的密鑰來加密信息內(nèi)容，因為信息重要，一旦泄漏后就會給企業(yè)，個人甚至國家?guī)韲乐氐膿p失，這種損失不僅是經(jīng)濟損失還有國家機密和整個民族的尊嚴造成威脅。

古典加密技術(shù)——XOR加密法。20世紀50～60年代左右，計算機的作用得到人們的關(guān)注和重視，為了減少計算機編制程序的復(fù)雜性，提高計算機的處理能力，增加計算機使用壽命，專業(yè)人員研制和制定了二進制方法，相比較十進制或者八進制等其它進制方法，二進制只有0和1兩個數(shù)字，計算機編制簡單，程序使用方便，人們在使用和學(xué)習(xí)時簡單易學(xué)，這給計算機技術(shù)的普及提供了條件。普通的信息傳送方式如圖1所示：

由此可見，XOR加密法從本質(zhì)上講，就是數(shù)據(jù)流中的字符同密鑰中的字符被XOR（異或）到一起以創(chuàng)造一個加密后的字符。數(shù)據(jù)被加密的過程同解密時一樣。密鑰是一個由任意的、你所希望使用的字母字符組成的字符串。它可以是任意字符長的，密鑰越長，加密就越安全。

3 現(xiàn)代加密技術(shù)

3.1 數(shù)據(jù)加密標準DES

20世紀70年代以來，由于人們對密碼的接受程度高，使得密碼學(xué)得到了人們的普遍認可，為現(xiàn)代密碼學(xué)的開創(chuàng)打開了大門。具有代表意義的是1975年3月，IBM公司公開發(fā)表了DES；1977年，美國國家標準局宣布DES作為國家標準用于非國家保密機關(guān)，開創(chuàng)了公開全部密碼算法的先例。現(xiàn)在它已成為世界上最廣泛使用的加密方法之一。

3.2 公開密鑰密碼體制RSA

RSA公鑰密碼算法是第一個既能用于數(shù)據(jù)加密也能用于數(shù)字簽名的算法，它易于理解和操作。雖然公開了加密密鑰，但要想求得其逆元素（解密密鑰），必須對大數(shù)進行因子分解，數(shù)越大因子分解越難，故它的安全性得以保障。正是基于這種理論，在公開密鑰密碼體制下，加密密鑰不等于解密密鑰。加密密鑰可對外公開，使任何用戶都可將傳送給此用戶的信息用公開密鑰加密發(fā)送，而該用戶唯一保存的私人密鑰是保密的，也只有它能將密文復(fù)原、解密。

4 加解密方法的實現(xiàn)

現(xiàn)代加解密算法如DES和RSA等過于復(fù)雜，且運算速度慢，特別是它的移位操作，對于VB等這樣的高級語言實現(xiàn)起來也比較困難。而一般的應(yīng)用系統(tǒng)多用高級語言開發(fā)，如果希望加密信息和文檔以使它們不能用文本編輯器和瀏覽器查看，那麼XOR加密法就提供了一個簡單的實現(xiàn)方法。因此，研究簡易數(shù)據(jù)加解密算法還是有相當(dāng)?shù)默F(xiàn)實意義。一個簡易的加、解密算法要求：第一，簡單易學(xué)，并且具有現(xiàn)實可操作性；第二，低級和高級語言的編制和分類明確，有充足的依據(jù)；第三，使用時方便迅速，不受時間地點的約束；最后，信息加密后，有相應(yīng)的解密技術(shù)，而且成本合理。

因此，按照以上要求，DES、RSA和XOR加密方法是現(xiàn)今最為通用的加密方法。但DES、RSA方法過于復(fù)雜，而XOR方法則不失為一種行之有效的簡易算法。

參考文獻

[1]吳業(yè)福.用VB6實現(xiàn)漢字的加密方法探討[J].計算機應(yīng)用研究，2001，3.

[2]盧開澄，等.計算機系統(tǒng)安全[M].重慶：重慶出版社，2004，5.