什么是DES算法 和什么是RSA算法 其特点是什么 (易位密码法和rsa算法的简单介绍)
什么是DES算法 和什么是RSA算法 其特点是什么 (易位密码法和rsa算法的简单介绍)
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解析:
DES算法全称为Data Encryption Standard,即数据加密算法,它是IBM公司于1975年研究成功并公开发表的。DES算法的入口参数有三个:Key、Data、Mode。其中Key为8个字节共64位,是DES算法的工作密钥;Data也为8个字节64位,是要被加密或被解密的数据;Mode为DES的工作方式,有两种:加密或解密。
DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块,它所使用的密钥也是64位，其算法主要分为两步：
1初始置换
其功能是把输入的64位数据块按位重新组合,并把输出分为L0、R0两部分,每部分各长3 2位,其置换规则为将输入的第58位换到第一位,第50位换到第2位……依此类推,最后一位是原来的第7位。L0、R0则是换位输出后的两部分，L0是输出的左32位,R0是右32位,例:设置换前的输入值为D1D2D3……D64,则经过初始置换后的结果为:L0=D58D50……D8;R0=D57D49……D7。
2逆置换
经过16次迭代运算后,得到L16、R16,将此作为输入,进行逆置换,逆置换正好是初始置换的逆运算，由此即得到密文输出。
RSA算法简介
这种算法1978年就出现了，它是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。它易于理解和操作，也很流行。算法的名字以发明者的名字命名：Ron Rivest, AdiShamir 和Leonard Adleman。但RSA的安全性一直未能得到理论上的证明。
RSA的安全性依赖于大数分解。公钥和私钥都是两个大素数（ 大于 100个十进制位）的函数。据猜测，从一个密钥和密文推断出明文的难度等同于分解两个大素数的积。
密钥对的产生。选择两个大素数，p 和q 。计算：
n = p * q
然后随机选择加密密钥e，要求 e 和 ( p - 1 ) * ( q - 1 ) 互质。最后，利用Euclid 算法计算解密密钥d, 满足
e * d = 1 ( mod ( p - 1 ) * ( q - 1 ) )
其中n和d也要互质。数e和n是公钥，d是私钥。两个素数p和q不再需要，应该丢弃，不要让任何人知道。
加密信息 m（二进制表示）时，首先把m分成等长数据块 m1 ,m2,..., mi ，块长s，其中 2^s = n, s 尽可能的大。对应的密文是：
ci = mi^e ( mod n ) ( a )
解密时作如下计算：
mi = ci^d ( mod n ) ( b )
RSA 可用于数字签名，方案是用 ( a ) 式签名， ( b )式验证。具体操作时考虑到安全性和 m信息量较大等因素，一般是先作 HASH 运算。
RSA 的安全性。
RSA的安全性依赖于大数分解，但是否等同于大数分解一直未能得到理论上的证明，因为没有证明破解RSA就一定需要作大数分解。假设存在一种无须分解大数的算法，那它肯定可以修改成为大数分解算法。目前， RSA的一些变种算法已被证明等价于大数分解。不管怎样，分解n是最显然的攻击方法。现在，人们已能分解140多个十进制位的大素数。因此，模数n必须选大一些，因具体适用情况而定。
RSA的速度。
由于进行的都是大数计算，使得RSA最快的情况也比DES慢上100倍，无论是软件还是硬件实现。速度一直是RSA的缺陷。一般来说只用于少量数据加密。
RSA的选择密文攻击。
RSA在选择密文攻击面前很脆弱。一般攻击者是将某一信息作一下伪装(Blind)，让拥有私钥的实体签署。然后，经过计算就可得到它所想要的信息。实际上，攻击利用的都是同一个弱点，即存在这样一个事实：乘幂保留了输入的乘法结构：
( XM )^d = X^d *M^d mod n
前面已经提到，这个固有的问题来自于公钥密码系统的最有用的特征--每个人都能使用公钥。但从算法上无法解决这一问题，主要措施有两条：一条是采用好的公钥协议，保证工作过程中实体不对其他实体任意产生的信息解密，不对自己一无所知的信息签名；另一条是决不对陌生人送来的随机文档签名，签名时首先使用One-Way Hash Function对文档作HASH处理，或同时使用不同的签名算法。在中提到了几种不同类型的攻击方法。
RSA的公共模数攻击。
若系统 *** 有一个模数，只是不同的人拥有不同的e和d，系统将是危险的。最普遍的情况是同一信息用不同的公钥加密，这些公钥共模而且互质，那末该信息无需私钥就可得到恢复。设P为信息明文，两个加密密钥为e1和e2，公共模数是n，则：
C1 = P^e1 mod n
C2 = P^e2 mod n
密码分析者知道n、e1、e2、C1和C2，就能得到P。
因为e1和e2互质，故用Euclidean算法能找到r和s，满足：
r * e1 + s * e2 = 1
假设r为负数，需再用Euclidean算法计算C1^(-1)，则
( C1^(-1) )^(-r) * C2^s = P mod n
另外，还有其它几种利用公共模数攻击的方法。总之，如果知道给定模数的一对e和d，一是有利于攻击者分解模数，一是有利于攻击者计算出其它成对的e’和d’，而无需分解模数。解决办法只有一个，那就是不要共享模数n。
RSA的小指数攻击。 有一种提高RSA速度的建议是使公钥e取较小的值，这样会使加密变得易于实现，速度有所提高。但这样作是不安全的，对付办法就是e和d都取较大的值。
RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，也易于理解和操作。 RSA是被研究得最广泛的公钥算法，从提出到现在已近二十年，经历了各种攻击的考验，逐渐为人们接受，普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。RSA的安全性依赖于大数的因子分解，但并没有从理论上证明破译RSA的难度与大数分解难度等价。即RSA的重大缺陷是无法从理论上把握它的保密性能如何，而且密码学界多数人士倾向于因子分解不是NPC问题。RSA的缺点主要有：A)产生密钥很麻烦，受到素数产生技术的限制，因而难以做到一次一密。B)分组长度太大，为保证安全性，n 至少也要 600 bits以上，使运算代价很高，尤其是速度较慢，较对称密码算法慢几个数量级；且随着大数分解技术的发展，这个长度还在增加，不利于数据格式的标准化。目前，SET(Secure Electronic Transaction)协议中要求CA采用2048比特长的密钥，其他实体使用1024比特的密钥。
1、RSA算法密码
RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，也易于理解和操作。RSA算法是一种非对称密码算法，所谓非对称，就是指该算法需要一对密钥，使用其中一个加密，则需要用另一个才能解密。
2、ECC加密法密码
ECC算法也是一个能同时用于加密和数字签名的算法，也易于理解和操作。同RSA算法是一样是非对称密码算法使用其中一个加密，用另一个才能解密。
3、三分密码
首先随意制造一个3个3×3的Polybius方格替代密码，包括26个英文字母和一个符号。然后写出要加密的讯息的三维坐标。讯息和坐标四个一列排起，再顺序取横行的数字，三个一组分开，将这三个数字当成坐标，找出对应的字母，便得到密文。
4、栅栏加密法密码
栅栏加密法是一种比较简单快捷的加密方法。栅栏加密法就是把要被加密的文件按照一上一下的写法写出来，再把第二行的文字排列到第一行的后面。
5、针孔加密法密码
这种加密法诞生于近代。由于当时邮费很贵，但是寄送报纸则花费很少。于是人们便在报纸上用针在需要的字下面刺一个孔，等到寄到收信人手里，收信人再把刺有孔的文字依次排列，连成文章。
rsa加密算法如下：
算法原理：
RSA公开密钥密码体制的原理是：根据数论，寻求两个大素数比较简单，而将它们的乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥
算法描述：
RSA算法的具体描述如下：
（1）任意选取两个不同的大素数p和q计算乘积
（2）任意选取一个大整数e，满足整数e用做加密钥（注意：e的选取是很容易的，例如，所有大于p和q的素数都可用）
（3）确定的解密钥d，满足 是一个任意的整数；所以，若知道e和，则很容易计算出d ；
（4）公开整数n和e，秘密保存d [5] ；
（5）将明文m（mn是一个整数）加密成密文c，加密算法
（6）将密文c解密为明文m，解密算法为
然而只根据n和e（注意：不是p和q）要计算出d是不可能的。因此，任何人都可对明文进行加密，但只有授权用户（知道d）才可对密文解密
安全性
RSA的安全性依赖于大数分解，但是否等同于大数分解一直未能得到理论上的证明，也并没有从理论上证明破译。RSA的难度与大数分解难度等价。因为没有证明破解RSA就一定需要做大数分解。假设存在一种无须分解大数的算法，那它肯定可以修改成为大数分解算法，即RSA的重大缺陷是无法从理论上把握它的保密性能如何，而且密码学界多数人士倾向于因子分解不是NPC问题
易位法：按照一定的规则，重新安排明文中的比特或字符顺序来形成密文，而字符本身保持不变。按易位单位不同分为：
比特易位：方法简单易行，可用硬件实现，主要用于数字通信中。
字符易位：利用密钥对明文进行易位后开成密文。
比如说你的例子，用一个比较好理解的方法用易位法帮你加密：
havyg按从a到z的顺序排序，A是1，G是2，H是3，V是4，Y是5
那么把你的明文thisisthenewquestion每5个排一行（你的密码是5个），可以得到下面的矩阵：
H A V Y G
3 1 4 5 2
t h i s i
s t h e n
e w q u e
s t i o n
然后就可以得到密文了：（按照编号从上下往下排序就得到密文）
htwtinentsesihqiseuo
当然这只是简单的易位法~~还有其他的一些方法，但基本上都是排成一个矩阵这样的
这个算法并不安全，所以没有必要花很长时间研究
你可以多研究研究像RSA这类的加密算法~
本节内容中可能用到的符号说明如下：
质数和合数： 质数是指除了平凡约数1和自身之外，没有其他约数的大于1的正整数。大于1的正整数中不是素数的则为合数。如 7、11 是质数，而 4、9 是合数。在 RSA 算法中主要用到了质数相关性质，质数可能是上帝留给人类的一把钥匙，许多数学定理和猜想都跟质数有关。
[定理1] 除法定理： 对任意整数 a 和 任意正整数 n，存在唯一的整数 q 和 r，满足 。其中， 称为除法的商，而 称为除法的余数。
整除： 在除法定理中，当余数 时，表示 a 能被 n 整除，或者说 a 是 n 的倍数，用符号 表示。
约数和倍数 ： 对于整数 d 和 a，如果 ，且 ，则我们说 d 是 a 的约数，a 是 d 的倍数。
公约数： 对于整数 d，a，b，如果 d 是 a 的约数且 d 也是 b 的约数，则 d 是 a 和 b 的公约数。如 30 的约数有 1，2，3，5，6，10，15，30，而 24 的约数有 1，2，3，4，6，8，12，24，则 30 和 24 的公约数有 1，2，3，6。其中 1 是任意两个整数的公约数。
公约数的性质：
最大公约数： 两个整数最大的公约数称为最大公约数，用 来表示，如 30 和 24 的最大公约数是 6。 有一些显而易见的性质：
[定理2] 最大公约数定理： 如果 a 和 b 是不为0的整数，则 是 a 和 b 的线性组合集合 中的最小正元素。
由定理2可以得到一个推论：
[推论1] 对任意整数 a 和 b，如果 且 ，则 。
互质数： 如果两个整数 a 和 b 只有公因数 1，即 ，则我们就称这两个数是互质数(coprime）。比如 4 和 9 是互质数，但是 15 和 25 不是互质数。
互质数的性质：
欧几里得算法分为朴素欧几里得算法和扩展欧几里得算法，朴素法用于求两个数的最大公约数，而扩展的欧几里得算法则有更多广泛应用，如后面要提到的求一个数对特定模数的模逆元素等。
求两个非负整数的最大公约数最有名的是 辗转相除法，最早出现在伟大的数学家欧几里得在他的经典巨作《几何原本》中。辗转相除法算法求两个非负整数的最大公约数描述如下：
例如， ，在求解过程中，较大的数缩小，持续进行同样的计算可以不断缩小这两个数直至其中一个变成零。
欧几里得算法的python实现如下：
扩展欧几里得算法在 RSA 算法中求模反元素有很重要的应用，定义如下：
定义： 对于不全为 0 的非负整数 ，则必然存在整数对 ，使得
例如，a 为 3，b 为 8，则 。那么，必然存在整数对 ，满足 。简单计算可以得到 满足要求。
扩展欧几里得算法的python实现如下：
同余： 对于正整数 n 和 整数 a，b，如果满足 ，即 a-b 是 n 的倍数，则我们称 a 和 b 对模 n 同余，记号如下： 例如，因为 ，于是有 。
对于正整数 n，整数 ，如果 则我们可以得到如下性质：
譬如，因为 ，则可以推出 。
另外，若 p 和 q 互质，且 ，则可推出：
此外，模的四则运算还有如下一些性质，证明也比较简单，略去。
模逆元素： 对整数 a 和正整数 n，a 对模数 n 的模逆元素是指满足以下条件的整数 b。 a 对 模数 n 的 模逆元素不一定存在，a 对 模数 n 的模逆元素存在的充分必要条件是 a 和 n 互质，这个在后面我们会有证明。若模逆元素存在，也不是唯一的。例如 a=3，n=4，则 a 对模数 n 的模逆元素为 7 + 4k，即 7，11，15，...都是整数 3 对模数 4 的模逆元素。如果 a 和 n 不互质，如 a = 2，n = 4，则不存在模逆元素。
[推论2] 模逆元素存在的充分必要条件是整数 a 和 模数 n 互质。
[定理3] 唯一质数分解定理： 任何一个大于1的正整数 n 都可以 唯一分解 为一组质数的乘积，其中 都是自然数(包括0)。比如 6000 可以唯一分解为 。
由质数唯一分解定理可以得到一个推论： 质数有无穷多个 。
[定理4] 中国剩余定理(Chinese remainder theorem，CRT) ，最早见于《孙子算经》(中国南北朝数学著作，公元420-589年)，叫物不知数问题，也叫韩信点兵问题。
翻译过来就是已知一个一元线性同余方程组求 x 的解：
宋朝著名数学家秦九韶在他的著作中给出了物不知数问题的解法，明朝的数学家程大位甚至编了一个《孙子歌诀》：
意思就是：将除以 3 的余数 2 乘以 70，将除以 5 的余数 3 乘以 21，将除以 7 的余数 2 乘以 15，最终将这三个数相加得到 。再将 233 除以 3，5，7 的最小公倍数 105 得到的余数 ，即为符合要求的最小正整数，实际上， 都符合要求。
物不知数问题解法本质
求解通项公式
中国剩余定理相当于给出了以下的一元线性同余方程组的有解的判定条件，并用构造法给出了解的具体形式。
模数 两两互质 ，则对任意的整数： ，方程组 有解，且解可以由如下构造方法得到：
并设 是除 以外的其他 个模数的乘积。
中国剩余定理通项公式证明
RSA公钥加密算法是1977年由Ron Rivest、Adi Shamirh和LenAdleman在（美国麻省理工学院）开发的。RSA取名来自开发他们三者的名字。RSA是目前最有影响力的公钥加密算法，它能够
抵抗到目前为止已知的所有密码攻击，已被ISO推荐为公钥数据加密标准。RSA算法基于一个十分简单的数论事实：将两个大素数相乘十分容易，但那时想要对其乘积进行因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。由于进行的都是大数计算，使得RSA最快的情况也比DES慢上好几倍，无论是软件还是硬件实现。速度一直是RSA的缺陷。一般来说只用于少量数据加密。RSA的速度比对应同样安全级别的对称密码算法要慢1000倍左右。
基础
大数分解和素性检测——将两个大素数相乘在计算上很容易实现，但将该乘积分解为两个大素数因子的计算量是相当巨大的，以至于在实际计算中是不能实现的。
1.RSA密码体制的建立：
(1)选择两个不同的大素数p和q；
(2)计算乘积n=pq和Φ(n)=(p-1)(q-1)；
(3)选择大于1小于Φ(n)的随机整数e，使得gcd(e,Φ(n))=1；
(4)计算d使得de=1mod Φ(n)；
(5)对每一个密钥k=(n,p,q,d,e)，定义加密变换为Ek(x)=xemodn，解密变换为Dk(x)=ydmodn，这里x,y∈Zn；
(6)以{e,n}为公开密钥，{p,q,d}为私有密钥。
2.RSA算法实例:
下面用两个小素数7和17来建立一个简单的RSA算法：
(1)选择两个素数p=7和q=17；
(2)计算n=pq=7 17=119，计算Φ(n)=(p-1)(q-1)=6 16=96；
(3)选择一个随机整数e=5，它小于Φ(n)＝96并且于96互素；
(4)求出d，使得de=1mod96且d96，此处求出d=77，因为 77 5＝385＝4 96＋1；
(5)输入明文M＝19，计算19模119的5次幂，Me＝195＝66mod119,传出密文C＝66；(6)接收密文66，计算66模119的77次幂；Cd=6677≡19mod119得到明文19。
