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知识路径： > 嵌入式系统的安全性知识 > 安全性基本概念 > 信息安全基础 >
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被考次数：5次
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被考频率：
中频率
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总体答错率：
58%
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知识难度系数：
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考试要求：
了解
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相关知识点：5个
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常用的加密算法有DES、IDEA、AES、流加密算法和RC4、RSA算法等。
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DES（Data Encryption Standard）
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1977年1月，美国NSA（National Security Agency）根据IBM的专利技术Lucifer制定了DES。明文被分成64位的块，对每个块进行19次变换（替代和换位），其中16次变换由56位密钥的不同排列形式控制（IBM使用的是128位的密钥），最后产生64位的密文块，如下图所示。
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由于NSA减少了密钥，而且对DES的制订过程保密，甚至为此取消了IEEE计划的一次密码学会议。人们怀疑NSA的目的是保护自己的解密技术，因而对DES从一开始就充满了怀疑和争论。
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1977年，Diffie和Hellman设计了DES解密机。只要知道一小段明文和对应的密文，该机器就可以在一天之内穷试256种不同的密钥（这叫做野蛮攻击）。
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三重DES（Triple-DES）是DES的改进算法，它使用两个密钥对报文做三次DES加密，效果相当于将DES密钥的长度加倍，克服了DES密钥长度较短的缺点。本来，应该使用3个不同的密钥进行3次加密，这样就可以把密钥的长度加长到3×56=168位。但许多密码设计者认为168位的密钥已经超过了实际需要，所以便在第一层和第三层中使用相同的密钥，产生一个有效长度为112位的密钥。之所以没有直接采用两重DES，是因为第二层DES不是十分安全，它对一种称为“中间可遇”的密码分析攻击极为脆弱，所以最终还是采用了利用两个密钥进行三重DES加密操作。
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（3）对步骤（2）的结果使用密钥K1进行DES加密。
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这种方法的缺点是要花费原来三倍的时间，但从另一方面来看，三重DES的112位密钥长度是很“强壮”的加密方式。
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IDEA（International Data Encryption Algorithm，国际数据加密算法）
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1990年，瑞士联邦技术学院的来学嘉和Massey建议了一种新的加密算法。这种算法使用128位的密钥，把明文分成64位的块，进行8轮迭代加密。IDEA可以用硬件或软件实现，并且比DES快。在苏黎世技术学院用25MHz的VLSI芯片，加密速率是177MB/s。
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IDEA经历了大量的详细审查，对密码分析具有很强的抵抗能力，在多种商业产品中得到应用，已经成为全球通用的加密标准。
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AES（Advanced Encryption Standard，高级加密标准）
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1997年1月，美国国家标准与技术局（NIST）为高级加密标准征集新算法。最初从许多响应者中挑选了15个候选算法，经过世界密码共同体的分析，选出了其中的5个。经过用ANSI C和Java语言对5个算法的加／解密速度、密钥和算法的安装时间，以及对各种攻击的拦截程度等进行了广泛的测试后，2000年10月，NIST宣布Rijndael算法为AES的最佳候选算法，并于2002年5月26日发布为正式的AES加密标准。
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AES支持128、192和256位3种密钥长度，能够在世界范围内免版税使用，提供的安全级别足以保护未来20～30年内的数据，可以通过软件或硬件实现。
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所谓流加密，就是将数据流与密钥生成二进制比特流进行异或运算的加密过程。这种算法采用以下两个步骤：
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（1）利用密钥K生成一个密钥流KS（伪随机序列）。
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（2）用密钥流KS与明文P进行“异或”运算，产生密文C。
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解密过程则是用密钥流与密文C进行“异或”运算，产生明文P。
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为了安全，对不同的明文必须使用不同的密钥流，否则容易被破解。
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Ronald L. Rivest是MIT的教授，用他的名字命名的流加密算法有RC2～RC6系列算法，其中RC4是最常用的。
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RC代表Rivest Cipher或Ron's Cipher，RC4是Rivest在1987年设计的，其密钥长度可选择64位或128位。
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RC4是RSA公司私有的商业机密，1994年9月被人匿名发布在因特网上，从此得以公开。这个算法非常简单，就是256内的加法、置换和异或运算。由于简单，所以速度极快，加密的速度可达到DES的10倍。
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RSA（Rivest Shamir and Adleman）算法
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这是一种公钥加密算法，方法是按照下面的要求选择公钥和密钥：
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明文P被分成k位的块，k是满足2k<n的最大整数，于是有0≤P
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用例子说明这个算法，设p=3，q=11，n=33，z=20，d=7，e=3，C=P3（mod 33），P=C7（mod 33）。则有
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P=87（mod 33）=2097152（mod 33）=2
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RSA算法的安全性基于大素数分解的困难性。如果攻击者可以分解已知的n，得到p和q，然后可得到z，最后用Euclid算法，由e和z得到d。然而要分解200位的数，需要40亿年；分解500位的数，则需要1025年。
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