手機短信息預(yù)警中DSA加密算法的應(yīng)用
admin 對手機或其他移動設(shè)備發(fā)送自然災(zāi)害或重大事故信息預(yù)警，已成為國內(nèi)外預(yù)警方式發(fā)展的重要趨勢。如何保證預(yù)誓信息的真實性和完整性，是確保有效預(yù)警的關(guān)犍問題。為此我們通過利用DSA數(shù)字簽名算法對預(yù)警信息進行加密，并對加密后的簽名進行處理，使簽名在手機短信息的編碼范圍之內(nèi)可見。此加密算法既保證預(yù)警信息在信道中的安全傳榆，又能實現(xiàn)接收端時發(fā)送端的安全認(rèn)證。
一、DSA數(shù)字簽名加密算法
一個完整的數(shù)字簽名算法，應(yīng)包括消息摘要算法和加密解密算法兩部分，DSA是根據(jù)數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)(DSS)使用安全Hash算法(SHA-I)得出的一種新的數(shù)字簽名方法，算法中主要用到以下參數(shù)：
1)P是Lbits長的素數(shù)，取值范同在512 ~1 024之間；
2)q是長度為160 bits的P-I的素因子；
3)g=h((P-l)/q) mod p．其中^為小于P-l且能使g>l的數(shù)；
4)x為私鑰，取值為O<x<q；
5)y為簽字的公鑰．y=gxmod p；
6)H(x)為單向散列函數(shù)，DSS標(biāo)準(zhǔn)選用SHA(Secure Hash Algorithm)。
P、q、g可由一組用戶共享，簽名及驗證協(xié)議如下：
1)隨機產(chǎn)生一個小于g的數(shù)k；
2)計算簽字:
簽名結(jié)果是（m，q，s）。
(3)消息驗證：
如果v=r，則認(rèn)為簽名有效。
二、SHA-1加密算法
安全散列算法SHA是目前計算消息摘要最好的算法，它是數(shù)字簽名標(biāo)準(zhǔn)(Digital SignatureStandard DSS)指定使用的安全Hash算法。對于長度小于2—64位的消息，經(jīng)過分組、移位、相加、非線性變換以及擴展變換后，產(chǎn)生一個長度為160位的消息摘要。消息摘要主要用來驗證數(shù)據(jù)的完整性。在信息傳輸中，原始消息一旦遭到篡改，消息摘要也會相應(yīng)發(fā)生變化。
三、基于SHA-1算法的DSA數(shù)字簽名
(l)簽名的產(chǎn)生
簽名的產(chǎn)生如圖l所示。
明文信息首先經(jīng)過SHA-I計算出其Hash值，即產(chǎn)生消息的摘要，最后用私有密鑰通過DSA算法對消息摘要進行加密，產(chǎn)生數(shù)字簽名。
(2)簽名的驗證
簽名的驗證流程如圖2所示。
接收到的消息先進行相應(yīng)的SHA-I計算Hash值，算出消息摘要，最后用公鑰通過DSA驗證算法對信息進行解密，比較計算出的數(shù)字簽名是否與接收的數(shù)字簽名相同，如果相同，則驗證成功；如果不村{同，則說明消息在傳輸過程被篡改，或者不足認(rèn)證的發(fā)送方發(fā)送的數(shù)據(jù)。
四、DSA加密算法在手機短信息預(yù)警中的應(yīng)用
1、手機短信息預(yù)警介紹
利用手機短信息群發(fā)進行預(yù)警，是目前把各種災(zāi)害信息或重大事故傳到相關(guān)人手中最及時、最便捷的方式，短消息服務(wù)需要借助公共通信網(wǎng)進行傳輸，為了防止非法信息進入預(yù)警信道，或者預(yù)警信息在通信線路上被篡改，就必須找到一種算法對短消息加密，使其既能保證數(shù)據(jù)的完整性，又能對發(fā)送方進行身份驗證。
2、改進的DSA數(shù)字簽名算法
鑒于手機短信息的長度約束和所采用unicode編碼方式的范闈，對DSA數(shù)字簽名進行了改進。經(jīng)過簽名的短信息格式如圖3所示，改進的簽名加明文組成要傳輸?shù)氖謾C短信息，簽名占用了短信息的一部分資源。由于手機短信息的長度不能超過140個字節(jié)，即70個漢字，因此為保證有效短信息的長度，必須盡址縮短簽名的長度。
對簽名長度壓縮和優(yōu)化簽輯的思想為：似設(shè)漢字一個字節(jié)只有64種可能性，如果任意字節(jié)漢字來表示，即256進制轉(zhuǎn)64進制，結(jié)果是一個字節(jié)變成了兩個字節(jié)，剛好一個漢字，即通過進制轉(zhuǎn)換，能夠保證任意一個字節(jié)變成一個可見的、正確的漢寧，但這還不能達到性能的最優(yōu)，因為一條短倩的字符數(shù)是有限的，一個字節(jié)變兩個開銷太大，在轉(zhuǎn)換的兩個字節(jié)中，較高的5個字節(jié)達不到OxOF．也就是有半個字節(jié)始終足0000．所以再進一步優(yōu)化，兩對任意字節(jié)變成兩個“一個半”字節(jié)，即兩對任意字節(jié)變成3個漢字。優(yōu)化后的簽名大大節(jié)省了短信息資源。
由于手機短信息采用US2編碼，所以優(yōu)化后的部分簽名可能在US2編碼范圍之外，文中采用了進制之M的轉(zhuǎn)換，把字節(jié)轉(zhuǎn)換成進制所需的字符種類數(shù)量小于等于漢字表示，即映射到漢字所表示UCS2編碼范同之內(nèi)，使數(shù)字簽名的字節(jié)能用漢字的字節(jié)表示。改進的DSA加密算法流程如圖4所示。
小知識之Unicode
Unicode（統(tǒng)一碼、萬國碼、單一碼）是一種在計算機上使用的字符編碼。Unicode 是為了解決傳統(tǒng)的字符編碼方案的局限而產(chǎn)生的，它為每種語言中的每個字符設(shè)定了統(tǒng)一并且唯一的二進制編碼，以滿足跨語言、跨平臺進行文本轉(zhuǎn)換、處理的要求。
