專利名稱：一種會務(wù)系統(tǒng)中混合加密方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)通信中的加密算法，特別涉及一種會務(wù)系統(tǒng)中的混合加密方法。
技術(shù)背景隨著計算機(jī)和通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，大量的敏感信息常常通過公共通信設(shè)施或計算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 進(jìn)行交換，如何保護(hù)信息的安全使之不被竊取及不至于被篡改或破壞，己成為當(dāng)今被普遍關(guān)注 的重大問題，現(xiàn)代密碼技術(shù)是確保信息安全的主導(dǎo)力量密碼理論的研究與應(yīng)用是信息安全技術(shù) 的核心研究領(lǐng)域。以往研究者們對密碼體制的硏究，總體上主要分為兩種 一種是公開密鑰密碼體制如RSA， ECC等。這種密碼體制雖然形式簡單保密性強(qiáng)，但是加解密速度比較慢。如果 對整個報文進(jìn)行加解密是不可能滿足實際需要的，另一種是私密鑰密碼體制如DES， IDEA, AES 等私鑰密碼體制通信過程中，密鑰數(shù)量繁多發(fā)過程十分復(fù)雜，所花代價非常高，在實際應(yīng)用中 也受到了制約，這兩種密碼體制的單獨使用已經(jīng)暴露出越來越嚴(yán)重的缺陷，比如DES算法加解 密速度比較快，但是其密鑰分配和管理比較復(fù)雜，RSA算法密鑰分配管理簡單，但其處理效率 高，而且RSA加密算法安全性要高于DES。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的技術(shù)解決問題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種會務(wù)系統(tǒng)中混合加密的方法，該方法是綜合了DES和RSA算法的優(yōu)點，避開了各自的缺點，很好的解決了密鑰分發(fā)困難和加解 密效率的問題，實現(xiàn)了對會務(wù)系統(tǒng)中所有網(wǎng)絡(luò)通信數(shù)據(jù)的加解密，具有很好的靈活性，安全性 和通用性。本發(fā)明的技術(shù)解決方案 一種會務(wù)系統(tǒng)中混合加密方法，其特征在于加密算法為在數(shù)據(jù)通信前采用DES方法對消息明文加密，用RSA方法對DES密鑰進(jìn)行加密和實現(xiàn)數(shù)字簽名，其步驟如下(1) 會務(wù)系統(tǒng)中消息的發(fā)送方利用RSA加密算法中的密鑰生成算法生成用于一個公鑰KEa和一個密鑰Kua，將公鑰KEa放于密鑰服務(wù)器上；會務(wù)系統(tǒng)中消息的接收方利用RSA加密算法中的密鑰生成算法生成用于一個公鑰KEb和一個密鑰KDb，將公鑰KEb放于密鑰服務(wù)器上；(2) 發(fā)送方利用DES加密算法中的密鑰生成算法生成用于DES加密密鑰Koes，為了提高數(shù)據(jù)的安全性，每一個密鑰Koes只用一次；(3) 發(fā)送方從密鑰服務(wù)器中獲取接收方的RSA公開加密密鑰KEb，并且用KEb加密DES的密鑰Kpes，形成密文Ck;(4) 發(fā)送方生成需要的簽名信息，即明文的一部分，并用MD5算法生成明文的信息摘要， 然后用自己的RSA解密密鑰KDa，對信息摘要加密形成數(shù)字簽名CM;(5) 發(fā)送方用Kj^加密會務(wù)信息數(shù)據(jù)P和簽名信息CM，然后連同CK 一起形成密文C通 過網(wǎng)絡(luò)發(fā)往接收方(6) 接收方接收到步驟(5)發(fā)送方發(fā)過來的密文C后，先用自己的解密密鑰KDb即接收 方私鑰，解密出Ck中的DES密鑰KDes;(7) 利用步驟(6)已解密出來的KDes和發(fā)送方公開密鑰KEa解密出簽名信息M;(8) 利用步驟(5)和步驟(6)已解密出來的KDes和簽名信息M，用RSA算法解密出明 文P， P就是接收方實際要接收的數(shù)據(jù)；(9) 接收方用已解密的簽名信息進(jìn)行身份認(rèn)證，形成自己的簽名信息發(fā)往發(fā)送方，以向發(fā) 送方確認(rèn)收到信息；(10) 發(fā)送雙方均刪除DES密鑰KDes，加密解密過程結(jié)束；網(wǎng)絡(luò)傳輸過程重復(fù)所有步驟直 到所有的發(fā)送方數(shù)據(jù)報文傳輸完成。所述的步驟(2)和步驟(3)中的DES加密算法的實現(xiàn)如下-(a) 對64位的明文進(jìn)行操作，64位的明文從算法的一端輸入；(b) 通過一個初始的置換，將明文分為左半部分L[i]和右半部分R[i]， i是第i輪運(yùn)算，各 32位長，然后進(jìn)行迭代運(yùn)算；(c) 在每一次的迭代過程中，首先進(jìn)行密鑰變換得到48位的子密鑰K[i]，通過擴(kuò)展函數(shù)E 將R[i]從32擴(kuò)展到48位，然后與48位的密鑰進(jìn)行異或操作即為i [i]④iq(j，將異或結(jié)果分8組放入8各S盒，替代出新的32位數(shù)據(jù)，將上述結(jié)果進(jìn) 行直接置換，將輸出結(jié)果與左半部分L[i]進(jìn)行異或，即為新的右半部分，原來的右半部分現(xiàn)在成 為左半部分；(d) 將上述迭代過程重復(fù)16次，然后將L[16]和R[16]合在一起進(jìn)行末置換，即可得到64 為明文對應(yīng)的密文，DES加密算法到此結(jié)束。所述的步驟(1)和步驟(3)中的RSA密鑰的生成實現(xiàn)過程如下(a) 選擇兩個大素數(shù)P、 Q;(b) 計算N-P木Q、歐拉函數(shù)R (N) = (P-l) * (Q-l);(c) 然后選擇隨機(jī)加密密鑰E，要求E和R (N)互質(zhì)；(d) 最后利用Euclid算法或者擴(kuò)展歐幾里德算法求滿足EfD-lmod(R(N))其中E是加密密 鑰，D是解密密鑰。5本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點在于-(1) 本發(fā)明首先提出了一種會務(wù)系統(tǒng)中的混合加密方法，該方法通過利用現(xiàn)有的DES和 RSA加密算法。綜合了兩種算法的優(yōu)點，避免了它們的缺點，本方法中對主要數(shù)據(jù)的處理采用 DES加密算法，DES加密算法速度快，對每個數(shù)據(jù)分組的處理僅需很短的時間就能完成，而且 用RSA算法對DES的密鑰加密后就可以將其公開，因此整個系統(tǒng)保密的只需要少量的RSA解 密密鑰，該混合加密方法既能發(fā)揮DES加密算法加密速度快，又能發(fā)揮RSA算法密鑰管理方便 的優(yōu)點，因而相比現(xiàn)有技術(shù)具有原理簡單，速度快，易于實現(xiàn)的優(yōu)點。(2) 本發(fā)明首先提出了一種會務(wù)系統(tǒng)中的混合加密方法，該方法通過利用現(xiàn)有的DES和 RSA加密算法，具有高安全性的特點，因為在DES算法中，DES采用的是位56位密鑰加密， 對DES的16迭代用窮舉法進(jìn)行攻擊需要2000年，而RSA算法里的公開密鑰和私有密鑰是一對 大素數(shù)的函數(shù)，從一個公開密鑰和密文中恢復(fù)出明文的難度等價于分解兩個大素數(shù)之積，而分 解兩個大素數(shù)之積迄今為止仍然是數(shù)學(xué)中的一個難題，所以綜合起來看，本文采用的是混合加 密算法，因而具有更高的安全性。


圖1為本發(fā)明混合加密算法的具體流程圖； 圖2為本發(fā)明的DES算法的具體實現(xiàn)流程圖(補(bǔ)充) 圖3為本發(fā)明的RSA算法的具體實現(xiàn)流程圖(補(bǔ)充) 圖中F: DES加密 G: RSA加密F， DES解密 G， RSA解密K&發(fā)送方私鑰 KDb接收方私鑰 KEa發(fā)送方公鑰 KEb接收方公鑰具體實施方式
如圖1所示，本發(fā)明的具體實現(xiàn)步驟如下-(1)會務(wù)系統(tǒng)中消息的發(fā)送方A利用RSA加密算法中的密鑰生成算法生成用于一個公鑰 KEa和一個密鑰KDa，將公鑰K^放于密鑰服務(wù)器上；會務(wù)系統(tǒng)中消息的接收方B利用RSA加密 算法中的密鑰生成算法生成用于一個公鑰KEb和一個密鑰KDb，將公街KEb放于密鑰服務(wù)器上， 見步驟l， RSA密鑰碼生成的過程如下a. 隨機(jī)生成兩個不同的大素數(shù)P， Q;b. 計算N-P承Q、歐拉函數(shù)R (N) = (P-l) * 〈Q-l):c. 然后選擇隨機(jī)加密密鑰E(就是一個隨機(jī)整數(shù)E， fll<E<R(N))，要求E和R (N)互質(zhì)，即(E， R (N)) =1;d.最后利用Euclid算法或者擴(kuò)展歐幾里德算法求滿足E+D-lmod(R(N))，其中E是加密密 鑰，D是解密密鑰。(2) 會務(wù)系統(tǒng)中消息的發(fā)送方利用DES加密算法，DES加密密鑰KDes來源于用戶輸入的 一個64位的密碼(或者是一個隨機(jī)生成的64位的整數(shù))，為了提高數(shù)據(jù)的安全性，每一個密鑰 Koes只用一次，由于DES密鑰的處理長度只有56Wt，所以處理效率比較高，見步驟2;(3) 發(fā)送方從密鑰服務(wù)器中獲取接收方的RSA公開加密密鑰KEb，并且用Ka加密DES 的密鑰Koes (采用DES算法加密)，形成密文Ck，見步驟3， DES加密算法的流程如下a. 先獲取到64位的明文(就是要加密的報文)，將64位的明文從算法的一端輸入；b. 將輸入的64位數(shù)據(jù)塊按位重新組合，將明文分為左半部分L[i]和右半部分R卩],i是第 i輪置換運(yùn)算(根據(jù)所選置換規(guī)則定)，左右兩部分各32位長，然后進(jìn)行迭代運(yùn)算；c. 在每一次的迭代過程中，首先進(jìn)行密鑰變換得到48位的子密鑰K[i]，通過擴(kuò)展函數(shù)E將R[i]從32擴(kuò)展到48位，然后與48位的密鑰進(jìn)行異或操作即為^[/] 《[/]，將異或結(jié)果分8 組放入8各S盒，替代出新的32位數(shù)據(jù)，將上述結(jié)果進(jìn)行直接置換，將輸出結(jié)果與左半部分 L[i]進(jìn)行異或，即為新的右半部分，原來的右半部分現(xiàn)在成為左半部分；d. 將上述迭代過程重復(fù)16次，然后將L[16]和R[16]合在一起進(jìn)行末置換，即可得到64為 明文對應(yīng)的密文，DES加密算法到此結(jié)束。e. 在DES加密算法中，初始的密鑰是64位，但由于第8， 16...64位是奇偶校驗位，故不 參加DES運(yùn)算，所以實際參加運(yùn)算的密鑰只有56位具體過程可以參見圖2。(4) 發(fā)送方生成需要的簽名信息，即明文的一部分(本文中的明文由報文數(shù)據(jù)P和數(shù)字簽 名信息Cm組成)，并用MD5報文摘要算法生成明文的信息摘要(此算法將對輸入的明文的信息 進(jìn)行計算，產(chǎn)生一個128位長度的"指紋"或"信息摘要")，然后用自己的RSA解密密鑰Koa，對 信息摘要加密形成數(shù)字簽名CM， (DES加密算法加密)見步驟4;(5) 發(fā)送方用KDes加密會務(wù)信息數(shù)據(jù)P和簽名信息CM (RSA加密算法，加密密鑰為KDES, RSA加密算法的具體實現(xiàn)過程見附圖3說明)，然后連同Ck一起形成密文C通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)往接收 方，見步驟5;(6) 接收方接收到步驟(5)發(fā)送方發(fā)過來的密文C后，先用自己的解密密鑰KDb (即接 收方私鑰)解密出Ck中的DES密鑰KDes (DES解密算法，由于DES解密算法跟DES加密算法 是完全一樣的，只是在迭代時用的密鑰不同，算法本身沒有任何變化，這里不再敘述)，見步驟 6;(7) 利用步驟6已解密出來的KDes和發(fā)送方公開密鑰'KEa解密出簽名信息M (DES解密算法)，見步驟7;(8) 利用步驟5和步驟6已解密出來的K^和簽名信息M，用RSA算法解密出明文P(RSA 解密算法，RSA解密的過程見圖3)， P就是接收方實際要接收的數(shù)據(jù)，見步驟8;(9) 接收方用己解密的簽名信息進(jìn)行身份認(rèn)證，然后將簽名信息發(fā)往發(fā)送方，以向A確認(rèn) 收到信息；(10) 發(fā)送雙方均刪除DES密鑰KDes，加密解密過程結(jié)束。網(wǎng)絡(luò)傳輸報文重復(fù)以上步驟直 到所有的發(fā)送方報文數(shù)據(jù)傳輸完成。如圖3所示，上述的RSA加密算法的過程實現(xiàn)如下-(1)密鑰對的產(chǎn)生根據(jù)用戶輸入的p和q的范圍(size)隨機(jī)產(chǎn)生兩個大素數(shù)，p和q 。 計算n = p*q ，然后隨機(jī)選擇加密密鑰e，并根據(jù)e得出解密密鑰d，要求e和(p-l)*(q -1)互質(zhì),e承d^l(mod(p-l"(q-l))，其中數(shù)e和n是公開密鑰，數(shù)d和n是私有密鑰。(2)加密和解密對明文m進(jìn)行加密時，首先把m轉(zhuǎn)換為字節(jié)(按照平臺缺省的字符編碼 方式)，得到對應(yīng)的數(shù)字形式num,然后對num進(jìn)行加密，對應(yīng)的密文是c = num A e ( mod n ); 解密時作如下運(yùn)算mi=cAd(modn)，再把mi轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的字符形式即可得到明文。總之，本發(fā)明充分利用這兩種算法的優(yōu)點，而同時避免它們的缺點，提出了一種基于 DES/RSA的混合加密算法，并應(yīng)用在了即時通信系統(tǒng)中，極大地滿足了會務(wù)系統(tǒng)對實時性和安 全性的要求。
權(quán)利要求
1、一種會務(wù)系統(tǒng)中混合加密方法，其特征在于加密算法為在數(shù)據(jù)通信前采用DES方法對消息明文加密，用RSA方法對DES密鑰進(jìn)行加密和實現(xiàn)數(shù)字簽名，其步驟如下(1)會務(wù)系統(tǒng)中消息的發(fā)送方利用RSA加密算法中的密鑰生成算法生成用于一個公鑰KEa和一個密鑰KDa，將公鑰KEa放于密鑰服務(wù)器上；會務(wù)系統(tǒng)中消息的接收方利用RSA加密算法中的密鑰生成算法生成用于一個公鑰KEb和一個密鑰KDb，將公鑰KEb放于密鑰服務(wù)器上；(2)發(fā)送方利用DES加密算法中的密鑰生成算法生成用于DES加密密鑰KDes，為了提高數(shù)據(jù)的安全性，每一個密鑰KDes只用一次；(3)發(fā)送方從密鑰服務(wù)器中獲取接收方的RSA公開加密密鑰KEb，并且用KEb加密DES的密鑰KDes，形成密文Ck；(4)發(fā)送方生成需要的簽名信息，即明文的一部分，并用MD5算法生成明文的信息摘要，然后用自己的RSA解密密鑰KDa，對信息摘要加密形成數(shù)字簽名CM；(5)發(fā)送方用KDes加密會務(wù)信息數(shù)據(jù)P和簽名信息CM，然后連同CK一起形成密文C通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)往接收方；(6)接收方接收到步驟(5)發(fā)送方發(fā)過來的密文C后，先用自己的解密密鑰KDb即接收方私鑰，解密出Ck中的DES密鑰KDes；(7)利用步驟(6)已解密出來的KDes和發(fā)送方公開密鑰KEa解密出簽名信息M；(8)利用步驟(5)和步驟(6)已解密出來的KDes和簽名信息M，用RSA算法解密出明文P，P就是接收方實際要接收的數(shù)據(jù)；(9)接收方用已解密的簽名信息進(jìn)行身份認(rèn)證，然后對簽名信息進(jìn)行適當(dāng)處理后，在形成自己的數(shù)字簽名發(fā)往發(fā)送方，以向發(fā)送方確認(rèn)收到信息；(10)發(fā)送雙方均刪除DES密鑰KDes，加密解密過程結(jié)束。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種會務(wù)系統(tǒng)中混合加密方法，其特征在于所述的步驟(2) 和步驟(3)中的DES加密算法的實現(xiàn)如下(1) 對64位的明文進(jìn)行操作，64位的明文從算法的一端輸入；(2) 通過一個初始的置換，將明文分為左半部分L[i]和右半部分R[i]， i是第i輪運(yùn)算，各 32位長，然后進(jìn)行迭代運(yùn)算(3) 在每一次的迭代過程中，首先進(jìn)行密鑰變換得到48位的子密鑰K[i]，通過擴(kuò)展函數(shù)E 將R[i]從32擴(kuò)展到48位，然后與48位的密鑰進(jìn)行異或操作即為及[Z']④i:[/],將異或結(jié)果分8組放入8各S盒，替代出新的32位數(shù)據(jù)，將上述結(jié)果進(jìn) 行直接置換，將輸出結(jié)果與左半部分L[i]進(jìn)行異或，即為新的右半部分，原來的右半部分現(xiàn)在成 為左半部分；(4)將上述迭代過程重復(fù)16次，然后將L[16]和R[16]合在一起進(jìn)行末置換，即可得到64 為明文對應(yīng)的密文，DES加密算法到此結(jié)束。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種會務(wù)系統(tǒng)中混合加密方法，其特征在于所述的步驟(1) 和步驟(3)中的RSA密鑰的生成實現(xiàn)過程如下-(1) 選擇兩個大素數(shù)P、 Q;(2) 計算N=P*Q、歐拉函數(shù)R (N) = (P-l) * (Q-l);(3) 然后選擇隨機(jī)加密密鑰E，要求E和R (N)互質(zhì)；(4) 最后利用Eudid算法或者擴(kuò)展歐幾里德算法求滿足E+D4mod(R(N))其中E是加密密 鑰，D是解密密鑰。
全文摘要
一種會務(wù)系統(tǒng)中混合加密方法，加密算法為在數(shù)據(jù)通信前采用DES方法對消息明文加密，用RSA方法對DES密鑰進(jìn)行加密和實現(xiàn)數(shù)字簽名。通過利用現(xiàn)有的DES和RSA加密算法。綜合了兩種算法的優(yōu)點，避免了它們的缺點，本方法中對主要數(shù)據(jù)的處理采用DES加密算法，DES加密算法速度快，對每個數(shù)據(jù)分組的處理僅需很短的時間就能完成，而且用RSA算法對DES的密鑰加密后就可以將其公開，因此整個系統(tǒng)保密的只需要少量的RSA解密密鑰，該混合加密方法既能發(fā)揮DES加密算法加密速度快，又能發(fā)揮RSA算法密鑰管理方便的優(yōu)點，因而具有原理簡單，速度快，易于實現(xiàn)的優(yōu)點，應(yīng)用在了即時通信系統(tǒng)中，極大地滿足了會務(wù)系統(tǒng)對實時性和安全性的要求。
文檔編號H04L9/28GK101262341SQ200810100829
公開日2008年9月10日 申請日期2008年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日
發(fā)明者吳高潔, 歡 李, 超 李, 璋 熊, 浩 盛 申請人:北京航空航天大學(xué)