幾種信息加密算法的比較研究

來源：超時代軟件     更新時間：2014年02月15日 19:02:38

杜立健 唐曉燕 李守榮

隨著互聯網技術的迅速發(fā)展，網絡通信已逐漸成為信息交流的重要手段。信息安全問題日益受到人們的重視，加密算法的好壞直接決定著信息的安全性。加密算法經歷了從簡單到復雜，從私鑰到公鑰，從傳統(tǒng)的加密到有巨大理論支持的新型加密的快速發(fā)展的歷程。

1.1 DES加密

目前對DES體制的攻擊方法主要有三種，它們是窮搜索攻擊、差分攻擊和線性攻擊。由于DES 密鑰只有56位，對密鑰進行窮搜索攻擊，現在已經被破譯，所以對它進行了改進，獲得公認*好的算法就是IDEA算法。IDEA使用長度為128bit的密鑰，數據塊大小為64bit。從理論上講，IDEA屬于 “強”加密算法，在今后相當長的時間是安全的，除非在該算法中找到根本性的漏洞或十分奏效的密碼分析方法，否則破譯途徑就是窮盡搜索全部的密鑰。在現有的技術條件下，搜索整個密鑰空間，共計2128把密鑰，是完全行不通的。

 

1.2 RSA加密

RSA 算法是*個能同時用于加密和數字簽名的算法，易于理解和操作。RSA 在人們的應用過程中也存在著如下的問題：一是產生密鑰很麻煩，受到素數產生技術的限制，因而難以做到一次一密。另外分組長度太大，為保證安全性，公鑰至少也要 600 bit 以上，使運算代價很高，由于進行的都是大數計算，使得RSA *快的情況也比DES 慢上 100倍，無論是軟件還是硬件實現，速度一直是RSA 的缺陷。針對這個缺點，近來提出了一種改進的快速高基模乘算法——基于Mont-gomery 算法的RSA 公鑰加密。該算法求出了乘法的*積,使得乘法和模減運算同時進行，取代原先的除法計算模式。這項發(fā)明大幅提高運算速度，成為現今廣為采用的RSA解密運算法。

 

1.3 橢圓曲線加密

橢圓曲線加密系統(tǒng) (ECC)是目前已知的所有公鑰密碼體制中能夠提供*高比特強度的一種公鑰體制。它是利用橢圓曲線有限群代替基于有限域上離散對數問題公鑰密碼中的有限循環(huán)群所得到的一類密碼體制。用橢圓曲線來構造密碼體制用戶可以任意地選擇安全的橢圓曲線，在確定了有限域后，橢圓曲線的選擇范圍很大；橢圓曲線密碼體制的另一個優(yōu)點是一旦選擇了恰當的橢圓曲線，就沒有有效的亞指數算法來攻擊它。

橢圓曲線加密算法ECC 與同樣基于復雜的數學難題RSA方法相比也有著很多技術優(yōu)點，它的安全性更高，只需要160位的密鑰就可以達到 1024位RSA算法提供的安全等級。計算量小和處理速度快，ECC 系統(tǒng)的密鑰生成速度比RSA 快百倍以上，存儲空間占用小。
迄今所投入使用的橢圓加密系統(tǒng)中，絕大部分的密鑰長度都比較短，一般集中在30～60 位。這是因為在軟件實現時，由于軟件執(zhí)行速率所限，密鑰長度比較大(≥160)的橢圓加密系統(tǒng)的速率將達不到使用要求。與此同時，在硬件實現時，密鑰長度比較大的橢圓加密系統(tǒng)將耗費大量的硬件資源。隨著橢圓加密算法研究的深入和可編程邏輯器件的快速發(fā)展，利用可編程邏輯器件實現橢圓加密系統(tǒng)已經是一個可能的選擇。

 

1.4 量子加密

量子加密技術與現在基于數學的加密方式相反，它的理論基礎是量子物理中的海森堡不確定性原理和未知量子態(tài)不可克隆和刪去定理。量子加密技術主要利用量子的狀態(tài)作為信息加密和解密的密鑰，任何想對其進行破解的人都會因量子狀態(tài)的改變而得不到有用的信息，從而確保了由量子加密技術進行加密的通信內容的安全。

但有許多問題還有待于研究。比如，尋找相應的量子效應以便提出更多的量子密鑰分配協議，量子加密理論的形成和完善，量子密碼協議的安全性分析方法研究，量子加密算法的開發(fā)，量子密碼的實用化等。量子信息論的研究是量子理論和經典信息論的一個重要交叉領域，量子位不可復制且量子糾纏態(tài)不可區(qū)分的量子信息特征提供了一種理論上安全的加密術——量子加密。量子加密技術的發(fā)展給我們展示了一個美好的未來，我們完全有理由期待更安全的信息時代。

 

隨著科學技術的發(fā)展，人們對加密技術的要求越來越高。一方面人們在加強傳統(tǒng)加密技術的安全性的同時，會加大對混沌加密、量子加密等新型加密的研究，另一方面，人們也會綜合各種加密技術的優(yōu)缺點，將其結合起來應用，以達到加密算法之間的優(yōu)勢互補。

 

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