淺析加密算法及應用

摘要：提出了加密數據的通信過程，并分析了兩個加密算法，同時給出了算法的代碼。

關鍵詞：密碼學 解密 加密 加密算法

中圖分類號：TP309.7 文獻標識碼：B 文章編號：1002-2422(2008)01-0049-02

1 加密數據的通信過程

通過一個例子來說明：如果A向B發送一份重要數據p，而T卻想中途截獲該數據，并且有可能發送假數據。為了保證數據的安全，A必須對數據進行加密，將加密后的密文發送給B。該過程如圖1所示：

說明：(1)e=Ek(p)為加密過程，k為密鑰，c為加密后的密文；(2)p=Dk(c)為解密過程；(3)加密與解密過程可表述為Dk(Ek(p))=p。

密鑰k是進行數據加密的關鍵部分，是經過A，B雙方共同約定的，不能外泄。這樣即使T掌握了加密算法和解密算法，也不能得到真正的數據p，從而達到數據保密目的。

保密系統應當滿足下述要求：

(1)系統即使達不到理論上不可突破的程度，也應當是破解起來有相當大難度的：

(2)系統的保密性不應依賴于對加密體制或算法的保密，而是依賴于密鑰；

(3)加密算法和解密算法適用于所有密鑰空間中的元素，更換密鑰不影響加密強度；

(4)系統便于實現和方便使用。

2 加密算法分析

2.1矩陣旋轉

矩陣旋轉的原理是設置一個8x8的矩陣，根據所給密碼的情況旋轉不同的圈數，這有四種情況。主要思想是重新排列數據，排列的順序由密碼來決定。程序流程及說明；

(1)要求用戶選擇被加密文件和輸出文件，并讀入用戶輸入的密碼；

(2)讀入被加密文件的數據至緩沖區；

(3)對密碼單個字符除4取余，得到旋轉90度的次數；

(4)根據余數進行順時針旋轉，并寫入到輸出文件中；

(5)對于不足8x8字節部分用密碼中第一個字符對其進行異或；

(6)緩沖區中某個字符位置(x，y)確定方法為xx8+y，其中x，y∈{0，1，…7}。

下面是加密部分的完整代碼：

void Cmy101 DIg：：OnButton2()

{

riffle Fi，Fo；

CHAR*lpBuf1，*lpBuf2；

lpBuff=new CHAr[64]；

lpBur2=new CHAP，[64]；

int i=0，Size；

if(m_Input==_T(“”)llm_Output==_T(“”)llm_Pwd==_T(“”)){

AfxMessageBox(_T(“請檢查文件名或密碼是否為空!”))；

Return；}

Fi.Open(m_Input，Cfile：：modeRead)；

Fo.Open(m_Output，Cfile：：modeCreatelCfile：：modeWrite)；

For(DWORD t=0；t

if((Size=Fi.Read(lpBuf1，sizeof(CHAR)*64))==64)

for(int j=0；j<=(m_Pwd.Cet，GetAt(i)％4)；j++){

for(int k=0；k<8；k++)

for(int z=0；z<8；z++)

lpBuf2[z*8+k]=lpBuf1[k*8+z]；

for(k=0；k<64；k++)

lpBuf1[k]=lpBuf2[k]；

}

else

for(int j=0.J

{

lpBuf2[j]=(IpBuff[j])^(m_Pwd.GetAt(0))；

}

Fo.Write(IpBuf2，Size)；

i++；

if(i==m_Pwd.GetLength())i=0：

}

}

解密部分代碼和加密相似，只是逆時針旋轉回原來的位置就可以了，把lpBuf2[z*8+k]=lpBuf1[k*8+z]換成lpBuf2[k*8+z]=lpBun[z*8+k]即可，一定要保證密碼正確，否則會造成錯誤的結果.

2.2愷撒密碼

加密方法是把a換成D，b換成E，c換成F，……，z換成C。這樣，明文和密文的字母就建立了一一對應的等價關系。愷撒密碼其實是對明文加上了一個偏移值29，即“a”對應的ASCII碼為97，“D”對應的ASCII碼為68，相減可得。Heavyd就可以變換為KHDYBG。由此可以對其進行擴展，增強其保密性。

下面是對愷撒密碼的自行擴展，對明文進行異或運算，并加上一個偏移值：

(1)加密過程

c=(p XOR k)+k，當所得c的值大于255時，

c=(p XOR k)+k-256，c為密文，p為明文，k為密鑰(密碼)。c，p，k∈{0，1，…，255}

(2)解密過程

P=(c-k)XOR k，當(c-k)小于零時，

p=(c-k+256)XOR k，c為密文，p為明文，k為密鑰(密碼)。

下面是加密部分的C代碼描述：

void main()

{while(buff=NULL)

{

*bur=(*buf)^k ；

if(*bur>255)*bur-=256；

buf++；

}

}

buf為存儲明文的緩沖區，對其進行變換后bur變為存儲密文的緩沖區。k為加密的密鑰。

下面是解密部分的C代碼描述：

void main(){

while(buf!=NULL){

if((*buf-k)<0) *bur+=256；

*buf＝(*buf-k)^k；

buf++；}}

bur為存儲密文的緩沖區，對其進行變換后成為存儲明文的緩沖區。k為解密的密鑰。

3 結束語

密碼學是計算機安全領域的重要內容，而加密和解密又是密碼學最重要的概念。數據加密算法是先進加密技術的基礎和核心，只有在牢固掌握基本加密算法的基礎上，才能更徹底的研究密碼學的相關技術。