動態(tài)偽隨機序列加密法的改進及其應(yīng)用
admin 信息時代的迅速到來向加密技術(shù)提出了甚為迫切的要求。國際互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)把世界聯(lián)成一個整體，極大地加大了信息的流通速度，加快了社會生活的步伐。但在互聯(lián)網(wǎng)的背后還存在著很多的不安全的因素，例如網(wǎng)絡(luò)通信的安全問題，若不采取一定的措施加以防范，一些重要的、機密的信息就很容易被偷閱、篡改甚至冒名偽造。由此可見解決信息通信安全問題的重要性和緊迫性。
實際上，可采用許多措施解決信息安全問題，例如：防火墻、網(wǎng)絡(luò)軟件加密狗、信息加密技術(shù)等，其中，信息加密技術(shù)是最直接、最有效的辦法。
一、傳統(tǒng)的信息加密和破譯密碼的方法
1、傳統(tǒng)的加密方法
（1）代碼加密
通信雙方預(yù)先設(shè)定一組代碼，加密和解密就是根據(jù)這一組代碼來完成的。這種方法的缺點是只能傳送原來預(yù)先約定好的信息，多次使用代碼后容易被竊密。
（2）替換加密
明文中的每個字母被替換成另一個字母，該法還不如代碼加密。因為，竊密者只要多次搜索一些密文就能夠發(fā)現(xiàn)其中的規(guī)律。
（3）變位加密
將明文的順序按密鑰重新排列。
（4）一次性密碼薄加密_
密碼薄每一頁是不同的代碼表，每頁只用一次，用其中的代碼給明文加密。要破譯密文的唯一辦法，就是要獲得一份相同的密碼薄，而這是很困難的。這種方法既保持代碼的可靠性，又保持替換加密器的靈活性。但這種方法代價高（同樣的密碼薄要送到對方），生成一次性密碼必須是隨機的，否則不可能安全。這種方法一般用于高度保密的場合。
2、破譯密碼的常用方法
（1）密碼窮盡搜索
（2）密碼分析
（3） 已知明文的破譯方法，例如分析電子郵件信頭的固定格式得出密鑰。
（4）選定明文的破譯法，先加密一段選定的明文再由密文和明文分析密鑰。
（5）差別比較法，先加密一組相似卻差別細微的明文，然后比較它們的結(jié)果，從而獲得密鑰。
由此可見，各種傳統(tǒng)的信息加密方法都有不足之處，就一次性密碼薄加密法來說，密鑰的分發(fā)十分復雜，產(chǎn)生密碼薄麻煩、代價高。經(jīng)過深入研究和探索，我們對傳統(tǒng)加密技術(shù)中的一次性密碼薄加密方法進行了優(yōu)化改進。這種方法最大的優(yōu)點是密碼薄根據(jù)密鑰臨時隨機產(chǎn)生，從而克服以上缺陷，我們把這種方法稱為“動態(tài)偽隨機序列加密法”。
二、動態(tài)偽隨機序列加密法的原理
設(shè)用戶密碼序列為Ui（i=1，2，…，k），先將用戶密碼加長（要求大于被加密文件的長度），得到初始加密密鑰Ri（i=1，2，…，m），它相當于一次性密碼薄加密中的密碼薄。為了減少用戶密碼的重復性，在組成初始加密密鑰時選擇一定的算法對用戶密碼進行處理，使密鑰Ri序列不具某種規(guī)律性，這種算法要求正向運算容易，而反向運算幾乎無法實現(xiàn)。改進后的動態(tài)偽隨機序列加密法具體做法如下:
（1）首先由用戶輸入密鑰（口令），口令長度理論上無上限限制。下面程序人為限制長度的下界長為8個字符，輸入的口令先存放在1.DAT中。
（2）1.DAT的內(nèi)容復制到臨時的文件TEMP1DAT中去。
（3）對TEMP1DAT的內(nèi)容進行兩種移位處理，例如輸入的口令為“1234567890”則TEMP1DAT移位前用二進制表示見表1。
每個字節(jié)的相同位，循環(huán)左移n位，n是由密碼鑰前3字節(jié)相同位所組成的數(shù)（可以取更多或更少個字節(jié)），例表1中第4位n=（111）2=7，則各位左移后（此時左右方向和表格相同）得如下結(jié)果：
再對各字節(jié)做循環(huán)左移m位：m是各字節(jié)低三位所組成的數(shù)（可以取得更多或更少位），例如第0字節(jié)m=（010）2=2，全部左移（字節(jié)的低位向高位移位）后得表3：
（4）表移位處理后的TEMP1DAT數(shù)據(jù)添加到1.DAT的尾部。
（5）若1.DAT的長度大于或等于被加密文件的長度，則密碼薄11DAT形成完畢，轉(zhuǎn)（6），否則重復步驟（2）、（3）、（4）、（5）。
（6）用所形成的密碼薄對明文加密（或解密），加密時從被加密文件和密碼薄文件中各取一個字節(jié)進行位異或運算，結(jié)果做為密文的內(nèi)容，解密時再做一次異或運算即可。最后所形成的密碼薄中，最前面的若干字節(jié)就是原始口令，越靠文件末尾的字節(jié)通過運算的次數(shù)越多。為了防止被已知明文破譯法破譯，密碼薄從文件尾部向文件頭部取數(shù)據(jù)。因為從文件頭開始取數(shù)據(jù)，頭幾個原始密碼就有可能去加密某個具有固定格式的文件頭（如電子郵件、word文檔、圖象文檔的文件頭），這樣密碼就很容易被破譯。有了密碼就容易產(chǎn)生密碼薄，而從文件尾向前取數(shù)據(jù)，則很難破解。而且原始密碼常常最終用不到，因為密碼薄的長度為口令長×2i（i=0，1，2……，），大部分情況是超過被加密文件的長度。
由上述步驟可見密碼簿的生成不僅與密鑰串中多位密碼相關(guān)，還與加密過程相關(guān)，因而各密鑰位間存在著很強的相關(guān)性。從理論上很容易分析出上述變換是單向的，即只能由用戶密碼推算出實際加密密鑰。不可能由實際密碼簿反向推出用戶密碼。由此產(chǎn)生了一串永不重復且難以推算出后序密碼鑰的密鑰序列流。
三、動態(tài)偽隨機序列加密法的應(yīng)用
以上文件加密原理用BC++311編寫的程序Jm.c如下：
#include〈process1h〉
#include〈conio1h〉
#include〈io1h〉
#include〈stdio1h〉
#include〈fstream1h〉
#include〈math1h〉
voidmove1（）//字節(jié)間同位的循環(huán)左移
{
FILE3fp；
inthandle，m；
longl，i，j；
charch，ch1；
unsignedsavel[8]，m1，m2；
fp=fopen（“temp1dat”，“r+”）；
handle=fileno（fp）；
l=filelength（handle）；
//文件長度for（i=0；i〈8；i++）
{
fseek（fp，i，0）；
save1[i]=fgetc（fp）；
}
for（j=0；j〈8；j++）
{
m1=pow（2，j）；
m2=255-ml；
m=（（save1[0]&；m1）〉〉j）+（（（save1[1]&；m1）〈〈j）〈〈1）+（（save1[2]&；m1）〉〉j）〈〈2）；
for（i=0；i〈l；i++）
{
fseek（fp，i，0）；
ch=fgetc（fp）；
if（i+m〈=l-1）
{
fseek（fp，i+m，0）；
ch1=fgetc（fp）；
}
elsech1=save1[（i+m）-l]；
ch1=ch1&；m1；
ch=（ch&；m2）＿ch1；
fseek（fp，i，0）；
fputc（ch，fp）；
}
}
fclose（fp）；}
voidmove2（）_//字節(jié)內(nèi)循環(huán)左移
{
FILE3fp；
inthandle；
longl，i；
intj；
charch，ch1，ch2；
fp=fopen（“temp1dat”，“r+”）；
handle=fileno（fp）；
l=filelength（handle）；
for=（i=0；i〈1；i++）
{
fseek（fp，i，0）；
ch=fgetc（fp）；
j=ch&；7；
ch1=ch〈〈j；
ch2=ch〉〉（8-j）；
ch=ch1+ch2；
fseek（fp，i，0）；
fputc（ch，fp）；
}
fclose（fp）；
}
longhb（）__//把temp1dat接到1.dat尾部{
long1；
inthandle；
charch；
ifstreaminfile；
ofstreamoutfile；
outfile1open（“11dat”，ios∷app＿ios∷binary）；
infile1open（“temp1dat”，ios∷in＿ios∷binary）；
while（outfile&；&；infile1get（ch）&；&；（ch!=0xd）&；&；（ch!=0xa））outfile1put（ch）；
infile1close（）；
outfile1close（）；
FILE3fp1；
fp1=fopen（“11dat”，“r+”）；
handle=fileno（fp1）；
1=filelength（handle）；
fclose（fp1）；
returnl；__//返回合并后文件的長度
}
voidmycopy（）__//復制文件
{
charch；
ifstreaminfile；
ofstreamoutfile；
infile1open（“l(fā)1dat”，ios∷in＿ios∷binary）；
outfile1open（“temp1dat”，ios∷out＿ios∷binary）；
while（outfile&；&；infile1get（ch））outfile1put（ch）；
infile1close（）；
outfile1close（）；
}
voidjm（FILE3fp1）//用所形成的密碼簿加密文件
{
FILE3fp2；
inthandlel；
longl1，i；
charch1，ch2；
fp2=fopen（“11dat”，“rb”）；
handle1=fileno（fp1）；
l1=filelength（handle1）；
for（i=0；i〈11；i++）
{
fseek（fp1，i，0）；
chl=fgetc（fp1）；
fseek（fp2，-i-1，2）；
ch2=fgetc（fp2）；
chl=（ch1ch2）；
fseek（fp1，i，0）；
fputc（ch1，fp1）
}
fclose（fp2）；
}
intinpassword（）__//輸入密鑰并把原始密鑰存入文件l1dat中
{
inti=0；
charch；
ofstreamoutfile；
outfile1open（“l(fā)1dat”，ios∷out|ios∷binary）；
cout〈〈“inputpassword:”；
ch=getch（）；
while（（ch!=0xd）&；&；（ch!=0xa））__//按回車結(jié)束口令輸入
{
outfile〈〈ch；
cout〈〈“3”；
ch=getch（）；
i++；
}
outfile1close（）；
if（i〈8）return1；
elsereturn0；
}
voidmain（intargc，char3argv[]）//主函數(shù)
{
FILE3fpl；
Char3fname；
fp1=fopen（argv[1]1“rb+”）；
inthandle；
longl1，l2=0；
handle=fileno（fp1）；
l1=filelength（handle）；
if（inpassword（））
cout〈〈endl；
（〈“Passwordistooshort!〉=8）”〈〈endl；
else
{
while（11>；12）
{
mycopy（）；
move1（）；
move2（）；
12=hb（）；
}
jm（fp1）；
}
fclose（fp1）；
//關(guān)閉文件、刪除臨時文件fname=“l(fā)1dat”；
unlink（fname）；
fname=“temp1dat”；
unlink（fname）；
}
該程序的使用方法:在操作系統(tǒng)下直接輸入命令:
Jm〈被加密文件名〉
（含擴展名）InputPassword:
********（在此輸入8個字符以上的口令并回車）
加密和解密執(zhí)行方法相同，執(zhí)行以上程序奇數(shù)次是加密，偶數(shù)次是解密。亦可使用本程序用不同的密碼多次加密，若用多個密碼多次加密各組密碼使用的順序沒有限制，由于有這個優(yōu)點，可將極重要的密碼分別交給幾個人保管，要想解開密碼必須要幾個人同時在場方可實現(xiàn)，這種加解密碼方式對于銀行資金匯劃和清算等方面的管理或是公安、國防等方面機密文件的傳送極為有用，特別是計算機網(wǎng)絡(luò)中，一些重要數(shù)據(jù)禁止非法用戶使用，使用這種加密方式可以確保數(shù)據(jù)和文件的安全。
小知識之銀行資金匯劃
簡單的說就是聯(lián)行資金往來，即跨行資金的匯入?yún)R出，既包括系統(tǒng)內(nèi)營業(yè)機構(gòu)之間的資金往來，也包括系統(tǒng)外資金往來。主要業(yè)務(wù)有：匯兌、委托收款（劃回）、托收承付（劃回）、同業(yè)拆借、系統(tǒng)內(nèi)資金調(diào)撥等，以及引伸來的通存通兌、系統(tǒng)內(nèi)他行代記賬等等。
