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基于PKI機制的公鑰加密體系研究
（作者未知） 2010/7/14
摘要：目前，Internet已成為全球最大的互聯(lián)網(wǎng)絡，已經(jīng)覆蓋150多個國家和地區(qū)，連接了1.5萬多個網(wǎng)絡，220萬臺主機。如何保證網(wǎng)絡環(huán)境下交換信息的安全性已成為電子商務以及信息安全領域研究的主要課題。PKI(PubicKeylnfrastructure，公共密鑰基礎)技術，即提供公鑰加密和數(shù)字簽名服務的綜合系統(tǒng)，為不同的用戶按不同安全需求提供多種安全服務，較好地為這一課題提供了解決方案。本文主要對PKI基礎技術、通用加密算法，公鑰加密體系等作了詳細的論述。
關鍵詞：PKI；公鑰加密；哈希函數(shù)；認證權成：RSA算法
前言：公鑰加密體系是密碼學上的一個重要里程碑。公鑰加密的主要特點是加密和解密不需要用同一個鑰匙。在公鑰加密體系中，密鑰論“對”，一個稱為“公鑰”，一個稱為“私鑰”。公鑰和私鑰互為“逆運算”，即用公鑰加密的東西只有用它對應的私鑰才能解密，而用私鑰加密的東西也只有用它對應的公鑰才能正確解密。公鑰要廣為傳播，越廣泛越好；私鑰為個人所有，越秘密越好。而且，令人驚奇的是，公鑰的廣泛傳播并不會影響私鑰的秘密性，即公鑰和私鑰之間幾乎沒有什么相關性，由公鑰推出私鑰的可能性幾乎為零。
1 PKI理論
1.1 公鑰基礎設施PKI
提供公鑰加密和數(shù)字簽名服務的綜合系統(tǒng)稱做一個公鑰基礎設施(簡稱PKI)。建立公鑰基礎設施的目的是管理密鑰和證書。通過PKI對密鑰和證書的管理，一個組織可以建立并維護可信賴的網(wǎng)絡環(huán)境。PKI能夠使加密和數(shù)字簽名服務應用在廣泛的應用中。
1.2 認證權威CA
在證書創(chuàng)建過程中，CA在PKI中扮演可信任的代理商角色。只要用戶相信一個CA及其發(fā)行和管理證書的商業(yè)策略，用戶就能相信由該CA頒發(fā)的證書，這被稱做第三方信任。
CA為用戶創(chuàng)建證書并在證書上簽署包含下面信息的數(shù)據(jù)集合。
(1)以甄別名稱(簡稱DN)形式出現(xiàn)的用戶名。DN指定了用戶的名字和能夠唯一標識用戶的任何屬性(例如，DN可能包含用戶的雇員號碼)
(2)用戶的公鑰。其他人用它為該用戶加密信息或驗證該用戶的數(shù)字簽名。
(3)證書的有效期(或生命期)。這里包括開始日期和結束日期。
(4)使用公鑰進行的具體操作(是加密數(shù)據(jù)還是驗證簽名，或者兩者都有)。
(5)在證書上的cA的簽名保證了證書的內(nèi)容不被篡改。
2 通用加密算法
2.1 對稱算法 對稱算法，也稱密鑰算法，通常使用40—256位的密鑰。一般說來，對稱算法使用相同的密鑰進行加密和解密。一個好的對稱算法的安全性在于密鑰的安全性。在對稱加密算法中，數(shù)據(jù)發(fā)信方將明文(原始數(shù)據(jù))和加密密鑰一起經(jīng)過特殊加密算法處理后，使其變成復雜的加密密文發(fā)送出去。收信方收到密文后，若想解讀原文，則需要使用加密用過的密鑰及相同算法的逆算法對密文進行解密，才能使其恢復成可讀明文。在對稱加密算法中，使用的密鑰只有一個，發(fā)收信雙方都使用這個密鑰對數(shù)據(jù)進行加密和解密，這就要求解密方事先必須知道加密密鑰。對稱加密算法的特點是算法公開、計算量小、加密速度快、加密效率高。不足之處是，交易雙方都使用同樣鑰匙，安全性得不到保證。此外，每對用戶每次使用對稱加密算法時，都需要使用其他人不知道的惟一鑰匙，這會使得發(fā)收信雙方所擁有的鑰匙數(shù)量成幾何級數(shù)增長，密鑰管理成為用戶的負擔。
2.1.1 數(shù)據(jù)加密標準(DES)
數(shù)據(jù)加密標準(DES)是到目前為止最有名的加密算法，使用了ANSI利用標準進行規(guī)定的對稱密鑰加密法，ANSI于1981年制定了ANSIX.3.92.DES對此種加密方法進行了規(guī)定：需要使用56位的密鑰和密碼塊方式，即將文本按64位大小分成若干份，然后對它們進行加密。
2.2 哈希函數(shù)
一個哈希是一段數(shù)據(jù)的數(shù)學上的概要。它有一定的長度。它是數(shù)據(jù)的唯一的“數(shù)字指紋”。即使數(shù)據(jù)的一個bit變了，它的哈希碼會發(fā)生巨大的變化。哈希函數(shù)的強度在于它是一個單向函數(shù)。換句話說，如果我們有一個輸入文件，可以很容易地得到它的哈希碼，但反過來，如果我們有一個哈希碼，要得到它的原來的輸入文件非常困難。
2.2.1 信息摘要MD5 MD5處理512位的輸入數(shù)據(jù)塊，產(chǎn)生固定的128位的信息摘要。盡管MD5是一個快速的哈希函數(shù)，但它的哈希結果的長度被今天的標準看作是最小的。
2.2.2 安全哈希算法SHA
安全哈希算法是由NIsT和NSA共同開發(fā)的用于數(shù)字簽名標準(DSS)的哈希算法。盡管SHA的設計基于MD4，但它的細節(jié)從沒公開過。在這種情況下，人們?nèi)匀徽J為SH（未完，下一頁）
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