RSA密码算法体制的研究及其实现

RSA密码算法体制的研究及其实现

卜晓燕[1]2007年在《基于AES和RSA组合算法的软件加密系统的研究与应用》文中研究表明随着计算机技术的飞速发展,各种新技术、新思路不断涌现,各种软件越来越大,技术内涵也日趋复杂。优秀软件成为他人窃取的重点,因此软件保护和数据加密技术成为软件开发中越来越重要的一个环节。目前在软件加/解密技术中应用到的密码体制主要分为对称密码体制与非对称密码体制。AES密码体制属于对称密码体制,是21世纪的高级分组加密标准。该算法具有算法简洁、高效、安全性高等优点,具有广泛的应用领域。而RSA密码体制是当前非对称密码体制的突出代表之一,因其具备数据加密、身份认证和数字签名等功能,正在被越来越多的学者和研究机构所重视。本文在广泛查阅大量国内外有关软件加/解密方面资料的基础上,通过对现有数据加密技术的分析,提出了一种将AES和RSA相结合的组合加密系统。利用AES算法加密速度快,而RSA安全性高这一特点,从而有效的解决了速度和安全二者不能兼顾的问题。提高了软件的加密处理速度与加密强度。1.对目前普遍使用的软件加/解密技术进行了简单分析,使研制的软件加密系统能满足需求,具有先进性和实用性;2.分析了数据加密模型,并对目前现存的有代表性几种密码体系的思想、方法进行了研究;3.对AES算法、RSA算法两种算法的数学原理、算法实现及算法优化进行了详细的讨论;4.针对现有数据加/解密方法各自的优、缺点,结合很多具体项目既要求一定的加密强度又需要较高的处理速度的需求,本文提出了一种基于AES与RSA算法的组合加/解密方案。5.基于以上提出的解决方案,给出了软件加/解密系统的设计思想、算法流程及实现过程。本文的研究与实践对于软件加/解密方面技术进步具有一定的参考价值和应用价值。在一些既要求加/解密速度快又要求一定的安全性的应用领域中具有很好的应用前景。

刘秀莲[2]2007年在《一种混合加密算法的研究》文中研究表明随着全球信息化的发展,信息技术已经成为一种应用面最广,渗透性最强的战略性技术。Internet的日益普及,极大地推动了国家信息化的步伐,它在给我们带来难得的发展机遇的同时,也带来了一系列安全问题。另一方面,信息作为一种重要的战略资源,国际上围绕它的获取、使用和控制的斗争愈演愈烈。而密码技术是信息安全的核心技术,因此,面对紧迫的形势,加强对密码技术的研究和发展创新具有重要的理论意义和实用价值。密码体制大体分为对称密码(又称为私钥密码)和非对称密码(又称为公钥密码)两种。对称密码和非对称密码各有不同的优缺点:Ⅰ)在密钥管理方面:对称算法不及非对称算法;Ⅱ)在加密、解密的处理速度方面:非对称密码加解密速度比较慢,对称密码优于非对称密码;Ⅲ)在数字签名和认证方面:从原理上讲数字签名和身份认证不可能由对称密码实现,而非对称密码可以非常简单地进行数字签名和身份认证。本文着重从以下几方面进行深入研究和探讨。首先,对称算法AES轮变换所包含的子函数ShiftRows(State)是一个字节换位的操作,它将第i行第j列的字节移到第f行第(j-C_i)mod N_b列的位置(C_i为第i行要移动的偏移量)。因此,在实现AES算法时,可将ShiftRows(State)和MixColumns(State)合并成一个函数完成。本文用VC++6.0实现了这个算法,且验证了改进后的AES算法在速度方面优于传统AES算法。其次,用单一的一种加密算法对信息加密存在着一定的不足,所以基于速度和安全的考虑,本文采取了结合两种密码体制的混合密码体制,即用改进后的AES对需通信的数据进行加解密,然后用非对称密码RSA加解密AES的密钥。这样在加密速度方面:由于所需加密的总数据量等于原数据量加上AES密钥数据量,而在实际应用中,原数据量远远大于AES密钥量,所以加密的主要工作集中在原数据上,因此,该混合体制的加密速度接近于用改进后的AES算法单独加密数据的速度;在密钥管理方面:用RSA算法加密量较小的AES密钥,使得通信的接收方不必保存AES密钥,只需保存RSA密码体制的密钥即可,这样就使该体制的密钥管理具有RSA密码体制密钥管理方便的特点。同时此混合密码体制还具有数字签名的功能,该密码体制采用MD5算法对原数据产生摘要,用RSA算法对数据进行签名和验证,从而保证了数据的完整性。

胡军[3]2011年在《RSA加密算法的研究与实现》文中研究说明随着通信及其相关行业的飞速发展,信息在通信过程中的安全性越显重要,而密码技术则是保证信息安全的关键。近年来兴起的移动技术对密码系统所占用资源的要求越来越高,使得人们对密码系统的评价不仅仅只关注它的安全性和运算效率,密码系统占用资源的多少也是评价一个密码体制好坏的重要因素。RSA是由Rivest,Shamir和Adleman于1978年提出的公钥密码体制,由于其既可用于加密又可用于数字签名,加上安全性良好,使得RSA成为目前最流行的公钥密码系统之一。但RSA算法运算速度缓慢、资源占用较多的问题成为制约它进一步推广的瓶颈。因此,改进RSA算法,提高其运算效率及减少其占用资源是当前密码学的一个重要研究方向。本文主要针对RSA公钥密码体制中的实现算法进行了深入的研究,并对部分子算法进行了改进,最后在此前工作的基础上实现了一个以RSA为基础的通信系统。本文主要工作如下:1.对公钥RSA密码体制的原理及其安全性等方面进行了解,对RSA公钥密码体制中常用的密钥产生算法、大整数的模乘运算及模指数运算进行深入地探讨。2.改进RSA体制中的密钥产生算法,对IEEE P1363中的扩展Euclid算法进行改进得到它的一种改进算法。改进算法消除了扩展Euclid算法中负数的运算,减少了RSA程序的复杂度,有利于RSA在资源受限系统中的应用。3.基于上述工作,用VC实现了一个以RSA密码体制为基础的简单通信系统。系统中有关大数的存储采用十进制的形式,即以byte为单元,每个单元中最大存储9。此存储形式既便于RSA算法的实现及理解,在存储效率上也满足一般应用的需求。

赵黎黎[4]2007年在《RSA算法研究及速度改进》文中进行了进一步梳理随着网络技术在全球范围的迅速普及,Internet已逐渐渗透到人们的日常生活中,成为信息交流的重要手段。所有这一切在给人们带来了极大便利同时,也向人们提出了新的挑战,并对网络安全提出了更高的要求。因此有效保护网络信息传输的安全变得越来越重要。本文研究的对象是RSA密码体制。RSA是一种公开密钥算法,其加密密钥和算法本身都可以公开,解密密钥则归用户私人拥有。从诞生那天起RSA就因为安全强度高、使用方便等卓越性能受到关注,并得到广泛应用。目前,许多密码系统中都嵌有RSA密码算法。但是,近年来由于分解大整数的能力日益增强,为保证RSA密码体制的安全性总是要增加模长,使得加密、解密操作要计算位数达十进制百位以上的模幂乘函数,执行的时间长,这一直是制约其应用的瓶颈问题,因此本论文在速度方面对RSA算法做了相关改进。本文首先对RSA密码体制的原理进行了深入细致的研究,为改善算法打下良好的理论基础;其次分析了RSA密码体制的安全性,讨论了针对RSA的各种攻击方法,以及如何在相关算法中作相应处理以抵御这些攻击;再次,本文对影响算法速度的几个因素做了详尽的分析,根据分析的结果,对递归余数和算法、基于乘同余对称性的快速算法和素数的素性检测算法做了相应的改进。改进后的算法,通过一系列的测试数据表明,其速度确实有所提高。本文还提出了预处理表的思想,即当需要加密的信息均为英文时,可以预先生成一个数据表,存放所有可能出现的明文所对应的密文,这样在后续的从明文到密文的转换中,可以直接进行查表,极大的节省了计算时间。预处理表算法所节省的时间与要加密的明文信息量的多少有关,要加密的明文越多,所节省的时间就越多。

梁兵[5]2005年在《RSA的一种改良快速算法的设计与实现》文中研究说明当今社会处于信息时代,随着计算机互联网络的飞速发展,整个世界被越来越紧密地联系在一起。资讯的发达在为人类社会带来巨大便利的同时,也产生了一系列严重的问题,信息安全就是其中突出的一个。由于网络中存储着许多重要、敏感数据,因此,信息安全己越来越受到人们的关注。确保信息的安全性,技术上主要采用密码学的方法。密码学是信息安全技术的核心,现代密码体制分为公钥体制和私钥体制两大类。私钥体制又称单钥体制,其加密密钥和解密密钥相同;公钥体制又称为双钥体制,其加、解密密钥不同,可以公开加密密钥,而仅需保密解密密钥,从而具有数字签名、鉴别等新功能,被广泛应用于金融、商业等社会生活各领域。RSA 算法在公钥密码体制中占有重要的地位。但该算法所采用的幂剩余计算会耗费太多的时间,一直是制约其广泛应用的瓶颈。本文提出了一种高效算法,即在原算法的基础上,对有关实现环节进行了多方面的改进,从而提高了加密解密的速度。本论文的第一章介绍了国内外密码学和RSA 的有关动态以及本论文的意义,第二章讨论了信息安全的有关动态,第叁章介绍密码学的有关知识,第四章对RSA 算法进行分析、介绍,第五章介绍作者对RSA 算法有关实现细节进行的改进,包括大数的存储、运算方法,平方乘算法的改进等等。本论文所介绍的算法虽然对RSA 算法进行了某些局部改进,但还有许多不够完善的地方,有待于进一步提高。

靳龙辉[6]2009年在《电力市场运营系统中RSA密码算法的应用研究》文中指出RSA密码算法作为一种重要的公钥密码算法,在电力市场运营系统的身份认证中占有重要地位。本论文主要研究RSA密码算法在电力市场运营系统身份认证中的应用,在论述RSA公钥密码体制的同时,针对RSA密码算法的不足,介绍了应用中国剩余定理和随机小素数的算法改进方案。从而既提高RSA算法解密速度,又保证了算法的抗出错攻击性。本论文给出了利用Java编程验证改进型RSA算法效率的方案和实验结果,通过直观数据对比证明了改进型RSA密码算法的优越型。最后论文给出了RSA密码算法模块在电力市场运营系统中的跨平台应用方案。

刘长军[7]2002年在《RSA密码算法体制的研究及其实现》文中提出本论文的研究对象是RSA密码算法体制。RSA是一种公开密钥算法,其加密密钥和算法本身都可以公开,解密密钥则归用户私人拥有。从诞生那天起,RSA就因为安全强度高、使用方便等卓越性能受到关注,并得到广泛应用。目前,许多密码系统中都嵌有RSA密码算法。 本论文中RSA的模长及解密密钥均为1024比特,实现的主要工具为目前流行的数字信息处理器件——DSP。 本论文完成的主要工作如下: ● RSA密码算法理论研究。包括RSA密码算法的原理及组成,对其主要函数模块——大素数的产生、密钥对的产生和RSA消息处理分别做了详细地研究。寻找并优化其相关算法,为具体实现打理论基础。 ● 对RSA密码算法体制的安全性分析。讨论了针对RSA的各种攻击方法,以及如何在相关算法中作相应处理以抵御这些攻击,分析了RSA的安全性。 ● RSA密码算法的实现。也就是其主要函数的实现,以及引入中国剩余定理后的RSA的实现,用到的工具有高级语言(C)、汇编语言(80X86)和DSP(TMS320VC5402)。在具体实现过程中,结合所用工具,对算法做了一定优化。

王喆[8]2014年在《基于FPGA的AES和RSA混合加密系统设计实现》文中指出当前,世界已进入信息时代,计算机网络得到了飞速的发展,它关系到社会生活的各个方面。在享受网络为我们带来了便利,也面临着许多问题,其中最突出的问题之一,就是信息安全的问题。各种机密信息,如:国家安全、政治、经济以及企业机密和私人信息,因此信息安全问题显得尤为突出。因此,许多的国家都在这一领域的信息安全研究工作。信息安全技术,特别是加密技术是关系到国家的关键基础设施,核心部分最好不要使用别人的技术,所以信息安全和密码学的研究显得非常重要。在我国,信息安全的研究和实践起步相对较晚,与发达国家相比还有很大的差距,信息安全问题就更加突出。论文首先介绍了密码学相关方面的知识,分别介绍了AES和RSA两种加密算法以及各自的数学基础、整体结构和不同的实现方式;对AES算法中Sbox的实现进行了分析,最终确定利用查找表的方式来存储,并对RSA算法运算速度过慢的问题,提出了改进方案,并利用硬件实现该改进算法,对各自的实现方式进行比较和选择,确定了便于FPGA实现的实现方式;分析了对称密码体制和非对称密码体制的优缺点,确定了采用AES和RSA两种加密算法来实现加密算法,RSA加解密模块实现数字签名和解密,AES加密密钥的功能;AES加密模块是核心部分,主要完成数据的加密功能。应用Verilog VHDL语言编写各个模块并进行了功能仿真,选用Xinlix公司的ISE软件,通过FPGA的仿真结果可以得出本方案符合实际的加密要求;使用Mentor公司的Modelsim仿真软件验证,选用器件为Xilinx公司的Virtex6-XC6VLX240T,经验证功能正确,符合设计要求。最后对论文进行了总结和讨论。论文工作的创新点主要体现在:利用混合加密的方式,使得加密系统更加安全;针对RSA算法速度过慢的问题,提出改进的蒙哥马利算法,使得RSA的运算更快,方便硬件实现。

王平水[9]2006年在《公钥密码体制及其安全性分析研究》文中研究表明公钥密码体制的发展是整个密码学历史上最大的而且也许是惟一真正的革命。从最初一直到现代,几乎所有的密码体制都是建立在基本的替代和置换工具的基础上的,而公钥密码体制则与以前所有方法都截然不同。一方面公开密钥算法是基于数学难题而不是替代和置换,另一方面“它是非对称的”,用到两个不同的密钥,即公开密钥和秘密密钥。有效解决了常规密码体制中的密钥管理与分配、数字签名、身份认证等问题。 自从公钥密码的概念被提出以来,相继提出了许多公钥密码方案,如RSA、背包体制、McEliece、EiGamal体制、ECC、XTR、NTRU等。在不断的研究和实践中,有些方案被攻破了,有些方案不太实用。本文分析了已知公钥密码体制研究现状,针对其存在的诸如:运算速度慢、明文嵌入困难、安全性低等问题,做了如下深入研究工作: 1.提出了基于有限域上圆锥曲线构造公钥密码算法,在安全性保持不变的情况下使得明文嵌入、加解密更加容易。 2.以公钥密码体制为例给出了通过将两个加密算法复合来构建新加密算法的方法,以提高加密算法的安全性。

熊文[10]2006年在《移动通信网络中的RSA公钥加密算法研究》文中认为随着计算机科学技术及网络通信技术的飞速发展和Internet的快速普及,计算机网络的应用已遍及人类社会的各个领域。大量的数据通过网络进行交换,数据安全问题已经成为当今首要待解决的问题之一。第叁代移动通信(3G)是一种基于QoS(Quality of Service服务质量)的高速宽带无线通信系统,其网络链路已满足大流量数据业务的需求,为用户实现了在线影音、移动电视等流媒体功能。然而,由于移动通信的空中链路具有开放性多径传输的固有特点,数据在无线传输路径中容易被监听而引起信息安全危机。本文通过分析移动通信系统中的数据安全度、安全需求度、及安全稳定性等重要参数,提出当用户对所传送的信息安全要求不同即用户的安全需求度不同,而系统所提供的安全度不变,将会造成用户的安全满足度随着安全需求度的变化而变化,从而导致系统的安全性能也随之波动,呈现及其不稳定状态的问题。本文提出使用加密算法来解决此种安全性能不稳定的问题。通过分析对称公钥和椭圆曲线密钥对移动通信信息安全的影响,从而提出一种基于RSA公钥密码体系的自适应安全度算法,根据用户的安全需求度的不同选择相对应的系统安全度,满足用户不同等级的安全需求,将无线通信网络构建成安全可控系统,从而均衡安全复杂度和安全满足度的波动特性,以稳定系统安全性能。本文通过一系列计算机仿真模拟实验,验证了移动通信安全度的高坡度脉冲形态特性及单参数自适应调节算法的可行性。

参考文献:

[1]. 基于AES和RSA组合算法的软件加密系统的研究与应用[D]. 卜晓燕. 延安大学. 2007

[2]. 一种混合加密算法的研究[D]. 刘秀莲. 太原理工大学. 2007

[3]. RSA加密算法的研究与实现[D]. 胡军. 安徽工业大学. 2011

[4]. RSA算法研究及速度改进[D]. 赵黎黎. 沈阳工业大学. 2007

[5]. RSA的一种改良快速算法的设计与实现[D]. 梁兵. 电子科技大学. 2005

[6]. 电力市场运营系统中RSA密码算法的应用研究[D]. 靳龙辉. 华北电力大学(北京). 2009

[7]. RSA密码算法体制的研究及其实现[D]. 刘长军. 中国人民解放军国防科学技术大学. 2002

[8]. 基于FPGA的AES和RSA混合加密系统设计实现[D]. 王喆. 北方工业大学. 2014

[9]. 公钥密码体制及其安全性分析研究[D]. 王平水. 合肥工业大学. 2006

[10]. 移动通信网络中的RSA公钥加密算法研究[D]. 熊文. 华中科技大学. 2006

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