一种网络传输信息加密解密系统研制的方法
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一种网络传输信息加密解密系统研制的方法  2012/3/1
由于计算机网络具有系统复杂性、资源共享、边界不可知、传输信息的路由不确定性、电磁辐射等原因使其本身的安全性很低[1]。网络在我国起步比较晚,一些与网络相关的技术还不成熟,在现有的许多网络中至今还在传输裸信息。据调查[2],目前我国企业采用信息加密的仅8%。即使传输经过加密的数据,大多采用的是传统密码体制。由此看来,网络的安全系数一般都比较小。数据加密是确保计算机网络重要的安全机制,但是,利用公钥体


由于计算机网络具有系统复杂性、资源共享、边界不可知、传输信息的路由不确定性、电磁辐射等原因使其本身的安全性很低[1]。网络在我国起步比较晚,一些与网络相关的技术还不成熟,在现有的许多网络中至今还在传输裸信息。据调查[2],目前我国企业采用信息加密的仅8%。即使传输经过加密的数据,大多采用的是传统密码体制。由此看来,网络的安全系数一般都比较小。数据加密是确保计算机网络重要的安全机制,但是,利用公钥体制,尤其是利用RSA算法的实用加密解密软件系统很少。因此,对网络传输的数据加密和解密进行深入研究,开发出适用于网络环境下的信息加密解密系统很有意义。

网络加密的方式主要有链路加密、端对端加密[3]。端对端加密的工作仅在目的节点和源节点进行,所以成本低、使用灵活。本文采用这种方式,其处于网络OSI模型的应用层或表示层。

1公钥密码体制

公钥密码体制的基本思想是:密钥分为加密密钥E,解密密钥D和公钥M。加密密钥E和公钥M可以公开,D不能公开。加密时采用以E,M为参数的函数f1(E,M)进行加密,解密时采用以D,M为参数的函数f2(D,M)进行解密。

在传统密码体制的算法中,知道了加密过程,则可以推出解密过程。而在公钥密码体制的算法中,即使知道了加密过程,也不可能推出解密过程。迄今为止发明的公钥密码体制的算法容易用数学术语来描述的,而他的保密强度是建立在一种特定的已知数学问题求解困难性这个假设上的。因而计算加密密钥E,公钥M和解密密钥D需要特殊的算法和步骤。以确保不能从加密密钥E和公钥M推导出解密密钥D。

RSA体制是一种新型公钥密码体制[4]。该公钥密码体制以数论为基础,其原理是:求2个大素数的乘积很容易实现,但将一个大的合数分解成2个大素数很难实现。RSA加密和解密运算的数学表达式为:
 C=XE(mod M)
X=CD(mod M)
其中:X为明文,C为密文,(0  (1)M是2个大素数P,Q的乘积,从而M的欧拉数φ(M)=(P-1)×(Q-1)。
(2)D是大于P,Q的并与φ(M)互素的正整数。
(3)E是D关于φ(M)的乘逆。即ED=1 mod(φ(M))。

满足以上3个条件,(E,M)便可作公钥对,(D,M)作密钥对。

例如:P=101,Q=113,那么M=P×Q=11 413,φ(M)=(P-1)×(Q-1)=100×112=11 200,与φ( M)互素的整数E有无数个,因此,假设E=3 533,根据公式ED=1mod(φ(M)),求得D =6 597。假设明文X=9 726,那么加密时密文C=9 7263 533mod (11 413)=5 7 61,在解密时明文Y=5 7616 597mod(11 413)=9 726。因此只要加密密钥E,解密密钥D和公共密钥M选择正确,加密前的明文X和解密后的明文Y一定是相同的。

2系统设计

网络信息加密解密系统包含2个主要部分,主机程序和客机程序。主机程序具有以下功能:密钥参数的选择、对文件的加密解密、加解密文件的校验、修改用户密码;而客机程序则只有一个加密模块和用户重置加密密钥E和公钥M。显然客机程序只能进行加密,所用的密钥都是由主机程序的密钥选择模块给出的,而解密密钥D则只有主机程序用户个人知道。通过这种方法,在任意一个计算机网络内部,某节点A上运行主机程序,而与该节点通信的节点B上运行客机程序。如果B有重要的数据往A发送,则该节点就用A节点所发布的加密密钥E和公钥M为参数对重要数据进行加密,然后再将加密后的数据发送到A,由于这些数据都经过特殊的处理,不用再为数据的安全而担心。然后A用相应的D和M对数据进行解密,还原出相应的数据。当一个网络的许多高级用户之间需要频繁地互相传递信息,并且还要求高级用户既能够对需要发送的数据加密,也能够对收到的经过加密的数据进行解密。这就要求在网络的高级用户的计算机上运行网络信息加密解密系统的主机程序。

该系统的设计分为密钥选择模块、文件加密模块、文件解密模块、数据验证模块、修改密码模块、系统简介模块和退出系统模块等7大模块。
 



3程序的模块设计

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