一种安全高效的混合加密签名方案应用研究

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随着计算机技术的飞速发展,信息交换已经成为人们日常生活和工作中的基本需求。人们越来越注重这些交换过程中信息的安全性,因为它已经直接关系到人们的行为和决策。如何保证人们的隐私不受到非法侵犯,如何保证重要的信息不被泄露,如何保证计算机之间的通信安全,已经成为了人们最关心的话题。信息安全问题已经越来越受到人们的重视,信息安全技术已经成为人们关注的焦点,而密码技术作为实现信息安全保障的核心技术之一,也被放到了一个比较高的位置。   信息技术极大地推动了世界各国信息化的步伐,给我们带来了十分难得的发展机遇。但是Internet的开放性和广泛性,在给我国带来了广泛的信息共享、和便利交流的同时,也带来了许许多多的安全问题,如网上或联网信息泄漏、篡改和假冒、黑客入侵、计算机犯罪、计算机病毒传播等等,对我们工作和生活中的信息安全形成了重大威胁。可以说如果信息安全问题得不到解决,信息社会就不能健康有序的发展,电子政务、网上银行、电子商务、网上交易、国家社会安全工作等等,都将无法正常开展。另一方面,信息作为一种重要的战略资源,国际上围绕信息的获取、使用和控制的斗争也是愈演愈烈。不解决好这个问题,将会给我们的日常生活、学习、工作带来很大的困扰。   本文首先从研究密码学的背景和研究现状入手,研究密码学技术中混合加密技术的研究意义和必要性、实用性。随后从密码学的三类基本算法研究开始,分别介绍了DES、RSA和MD5算法的发展过程、适用情况。并分别详细介绍了三种算法的实现流程,通过理论分析和图表展示将三种加密算法的各个细节都加以了详细描述。通过理论分析和动手实现过程中对三种算法的优势、劣势及使用条件有了更深入的理解,并在本文中进行了对比和归纳。在本文的第三章开始介绍了密码技术的应用情况,在介绍单钥加密的实际应用情况后,侧重介绍了基于公钥加密算法的PKI体系(公开密钥体系)的实际应用情况。研究了体系中用户之间互相验证的方法,为本文最后提出一个完整的混合加密体制中证书的验证提供了方法。然后,就混合加密体制中的混合加密模型AKE+SKE进行了介绍和分析,基于此模式提出了一种安全高效的混合加密体系,该体系通过DES、RSA算法的优势互补解决了安全性好的加密算法性能低下,而性能高的加密算法安全性和可用性不强的问题,并使用公开密钥体系很好的解决了会话密钥分发的问题。通过RSA、MD5算法的互补性使用保证了消息摘要的安全性,解决了身份认证的问题。三种算法以及PKI技术的混合使用,使得在现有条件下大大提高了加密方案的安全性和效率。在这一章的最后对这个方案的效率、安全性和实用性进行了分析和讨论。   本课题对混合加密的模型、算法、性能及安全性进行了比较深入的研究,其主要工作和成果如下:   1.提出并尝试实现基于RSA和DES算法特点的混合加密,认证方案。混合方案在保证密文高安全性的同时,采用DES加密算法加密明文的方法,使得方案整体性能相对于传统RSA公钥加密系统有了很大的提高。   2.通过PKI体系和RSA算法的结合应用,借助公钥基础设施的网络服务器认证(信任链的认证),解决了DES密钥分发问题,使得密码管理这个交叉学科问题有了比较便捷和低成本的解决方案。   3.借用PKI体系中分布式认证的原理,解决传统的单钥加密算法,在密钥的存储和取得的过程中,使用的一个双方可信任中心的负载过高的问题。   4.提出了一种基于RSA和MD5算法的混合签名方案,解决了MD5等同类消息摘要算法容易受到“生日攻击”等碰撞攻击的问题;同时大大缩短了身份认证内容的长度,在保证身份认证安全性的同时,提高了算法性能。   5.对比加密过程中,单一算法应用的性能、破译难度、可操作性,论证了本文提出混合加密方案的安全性、高效性和可行性。
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