• RSA,DES,RC4,3DES ,MD5


    一,RSA算法基于一个十分简单的数论事实:将两个大质数相乘十分容易,但是想要对其乘积进行因式分解却极其困难,因此可以将乘积公开作为加密密钥。

    RSA算法是一种非对称密码算法,所谓非对称,就是指该算法需要一对密钥,使用其中一个加密,则需要用另一个才能解密。
    RSA的算法涉及三个参数,n、e1、e2。
    其中,n是两个大质数p、q的积,n的二进制表示时所占用的位数,就是所谓的密钥长度。
    e1和e2是一对相关的值,e1可以任意取,但要求e1与(p-1)*(q-1)互质;再选择e2,要求(e2*e1)mod((p-1)*(q-1))=1。
    (n,e1),(n,e2)就是密钥对。其中(n,e1)为公钥(n,e2)为私钥。[1] 
    RSA加解密的算法完全相同,设A为明文,B为密文,则:A=B^e2 mod n;B=A^e1 mod n;(公钥加密体制中,一般用公钥加密,私钥解密)
    e1和e2可以互换使用,即:
    A=B^e1 mod n;B=A^e2 mod n;
     
    二,  RC4加密算法是密钥长度可变的流加密算法簇。之所以称其为簇,是由于其核心部分的S-box长度可为任意,但一般为256字节。该算法的速度可以达到DES加密的10倍左右,且具有很高级别的非线性。
    原    理:初始化和伪随机子密码生成算法      
    漏    洞:密钥序列出现重复密文可能被破解(没有任何的分析对于密钥长度达到128位的RC4有效,所以,RC4是目前最安全的加密算法之一,大家可以放心使用!)
     
    RC4算法的原理很简单,包括初始化算法(KSA)和伪随机子密码生成算法(PRGA)两大部分。假设S-box的长度为256,密钥长度为Len。先来看看算法的初始化部分(用C代码表示):
    其中,参数1是一个256长度的char型数组,定义为: unsigned char sBox[256];
    参数2是密钥,其内容可以随便定义:char key[256];
    参数3是密钥的长度,Len = strlen(key);
     
     
    //程序开始
    #include<stdio.h>
    #include<string.h>
    typedef unsigned longULONG;
     
    /*初始化函数*/
    void rc4_init(unsigned char*s, unsigned char*key, unsigned long Len)
    {
        int i = 0, j = 0;
        char k[256] = { 0 };
        unsigned char tmp = 0;
        for (i = 0; i<256; i++)
        {
            s[i] = i;
            k[i] = key[i%Len];
        }
        for (i = 0; i<256; i++)
        {
            j = (j + s[i] + k[i]) % 256;
            tmp = s[i];
            s[i] = s[j];//交换s[i]和s[j]
            s[j] = tmp;
        }
    }
     
    在初始化的过程中,密钥的主要功能是将S-box搅乱,i确保S-box的每个元素都得到处理,j保证S-box的搅乱是随机的。而不同的S-box在经过伪随机子密码生成算法的处理后可以得到不同的子密钥序列,将S-box和明文进行xor运算,得到密文,解密过程也完全相同。
    再来看看算法的加密部分(用C代码表示):
    其中,参数1是上边rc4_init函数中,被搅乱的S-box;
    参数2是需要加密的数据data;
    参数3是data的长度.
     
    /*加解密*/
    void rc4_crypt(unsigned char*s, unsigned char*Data, unsigned long Len)
    {
        int i = 0, j = 0, t = 0;
        unsigned long k = 0;
        unsigned char tmp;
        for (k = 0; k<Len; k++)
        {
            i = (i + 1) % 256;
            j = (j + s[i]) % 256;
            tmp = s[i];
            s[i] = s[j];//交换s[x]和s[y]
            s[j] = tmp;
            t = (s[i] + s[j]) % 256;
            Data[k] ^= s[t];
        }
    }
     
    int main()
    {
        unsigned char s[256] = { 0 }, s2[256] = { 0 };//S-box
        char key[256] = { "justfortest" };
        char pData[512] = "这是一个用来加密的数据Data";
        unsigned long len = strlen(pData);
        int i;
     
        printf("pData=%s ", pData);
        printf("key=%s,length=%d ", key, strlen(key));
        rc4_init(s, (unsigned char*)key, strlen(key));//已经完成了初始化
        printf("完成对S[i]的初始化,如下: ");
        for (i = 0; i<256; i++)
        {
            printf("%02X", s[i]);
            if (i && (i + 1) % 16 == 0)putchar(' ');
        }
        printf(" ");
        for (i = 0; i<256; i++)//用s2[i]暂时保留经过初始化的s[i],很重要的!!!
        {
            s2[i] = s[i];
        }
        printf("已经初始化,现在加密: ");
        rc4_crypt(s, (unsigned char*)pData, len);//加密
        printf("pData=%s ", pData);
        printf("已经加密,现在解密: ");
        //rc4_init(s,(unsignedchar*)key,strlen(key));//初始化密钥
        rc4_crypt(s2, (unsigned char*)pData, len);//解密
        printf("pData=%s ", pData);
        return 0;
    }
     
    //程序完
     
     
    三, DES全称为Data Encryption Standard,即数据加密标准,是一种使用密钥加密的块算法,是对称加密算法。
    DES算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。其中Key为7个字节共56位,是DES算法的工作密钥;Data为8个字节64位,是要被加密或被解密的数据;Mode为DES的工作方式,有两种:加密或解密。
     
    DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块,它所使用的密钥也是64位(实际用到了56位,第8、
    DES算法流程DES算法流程
    16、24、32、40、48、56、64位是校验位, 使得每个密钥都有奇数个1),其算法主要分为两步:
    1)初始置换
    其功能是把输入的64位数据块按位重新组合,并把输出分为L0、R0两部分,每部分各长32位,其置换规则为将输入的第58位换到第一位,第50位换到第2位……依此类推,最后一位是原来的第7位。L0、R0则是换位输出后的两部分,L0是输出的左32位,R0是右32位,例:设置换前的输入值为D1D2D3……D64,则经过初始置换后的结果为:L0=D58D50……D8;R0=D57D49……D7。
    其置换规则见下表:
    58,50,42,34,26,18,10,2,
    60,52,44,36,28,20,12,4,
    62,54,46,38,30,22,14,6,
    64,56,48,40,32,24,16,8,
    57,49,41,33,25,17,9,1,
    59,51,43,35,27,19,11,3,
    61,53,45,37,29,21,13,5,
    63,55,47,39,31,23,15,7,
    2)逆置换
    经过16次迭代运算后,得到L16、R16,将此作为输入,进行逆置换,逆置换正好是初始置换的逆运算,由此即得到密文输出。
    此算法是对称加密算法体系中的代表,在计算机网络系统中广泛使用。
     
    四,3DES(即Triple DES)是DES向AES过渡的加密算法,它使用3条56位的密钥对数据进行三次加密。是DES的一个更安全的变形。它以DES为基本模块,通过组合分组方法设计出分组加密算法。比起最初的DES,3DES更为安全。
    该方法使用两个密钥,执行三次DES算法,加密的过程是加密-解密-加密,解密的过程是解密-加密-解密。
    3DES加密过程为:C=Ek3(Dk2(Ek1(P)))
    3DES解密过程为:P=Dk1(EK2(Dk3(C)))
    采用两个密钥进行三重加密的好处有:
    ①两个密钥合起来有效密钥长度有112bit,可以满足商业应用的需要,若采用总长为168bit的三个密钥,会产生不必要的开销。
    ②加密时采用加密-解密-加密,而不是加密-加密-加密的形式,这样有效的实现了与现有DES系统的向后兼容问题。因为当K1=K2时,三重DES的效果就和原来的DES一样,有助于逐渐推广三重DES。
    ③三重DES具有足够的安全性,目前还没有关于攻破3DES的报道。
     
    五,Message Digest Algorithm MD5(中文名为消息摘要算法第五版)为计算机安全领域广泛使用的一种散列函数,用以提供消息的完整性保护。
    MD5即Message-Digest Algorithm 5(信息-摘要算法5),用于确保信息传输完整一致。是计算机广泛使用的杂凑算法之一(又译摘要算法哈希算法),主流编程语言普遍已有MD5实现。将数据(如汉字)运算为另一固定长度值,是杂凑算法的基础原理,MD5的前身有MD2、MD3MD4
    MD5算法具有以下特点:
    1、压缩性:任意长度的数据,算出的MD5值长度都是固定的。
    2、容易计算:从原数据计算出MD5值很容易。
    3、抗修改性:对原数据进行任何改动,哪怕只修改1个字节,所得到的MD5值都有很大区别。
    4、强抗碰撞:已知原数据和其MD5值,想找到一个具有相同MD5值的数据(即伪造数据)是非常困难的。
    MD5的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密钥前被"压缩"成一种保密的格式(就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的十六进制数字串)。除了MD5以外,其中比较有名的还有sha-1RIPEMD以及Haval等。
     
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