一種簡易快速的信息加密算法

王海

摘 要：我們生活在一個信息的時代。計算機因為信息而繁榮發展，每天伴隨著越來越多的數據信息被獲取和處理著。大多數信息都是可以自由訪問的，但還有另外一些信息并非公開于公眾的視線，而必須被安全保護，防止它落入不當的控制中。比如，軍事操控的詳細計劃、金融信息以及某種形式的通信都是那些需要保密的信息類型。數據加密就可以使得上述問題或者內容得到解決。因此，21世紀以來，我國以及全世界的科技的發展進入黃金時期，為數據加密工程的研究和實際應用提供了有利的條件。

關鍵詞：簡易快速；信息；加密算法

1 關于數據加密

數據加密又稱密碼學，它是一門歷史悠久的技術，指通過加密算法和加密密鑰將明文轉變為密文，而解密則是通過解密算法和解密密鑰將密文恢復為明文。數據加密目前仍是計算機系統對信息進行保護的一種最可靠的辦法。它利用密碼技術對信息進行加密，實現信息隱蔽，從而起到保護信息的安全的作用。傳統加密方法有兩種，替換和置換。上面的例子采用的就是替換的方法：使用密鑰將明文中的每一個字符轉換為密文中的一個字符。而置換僅將明文的字符按不同的順序重新排列。單獨使用這兩種方法的任意一種都是不夠安全的，但是將這兩種方法結合起來就能提供相當高的安全程度。數據加密標準就采用了這種結合算法，它由IBM制定，并在1977年成為美國官方加密標準。DES的工作原理為：將明文分割成許多64位大小的塊，每個塊用64位密鑰進行加密，實際上，密鑰由56位數據位和8位奇偶校驗位組成，因此只有56個可能的密碼而不是64個。每塊先用初始置換方法進行加密，再連續進行16次復雜的替換，最后再對其施用初始置換的逆。

公開密鑰加密。多年來，許多人都認為DES并不是真的很安全。事實上，即使不采用智能的方法，隨著快速、高度并行的處理器的出現，強制破解DES也是可能的。“公開密鑰”加密方法使得DES以及類似的傳統加密技術過時了。公開密鑰加密方法中，加密算法和加密密鑰都是公開的，任何人都可將明文轉換成密文。但是相應的解密密鑰是保密的（公開密鑰方法包括兩個密鑰，分別用于加密和解密），而且無法從加密密鑰推導出，因此，即使是加密者若未被授權也無法執行相應的解密。

2 加密的技術種類

2.1 對稱加密技術

對稱加密采用了對稱密碼編碼技術，它的特點是文件加密和解密使用相同的密鑰，即加密密鑰也可以用作解密密鑰，這種方法在密碼學中叫做對稱加密算法，對稱加密算法使用起來簡單快捷，密鑰較短，且破譯困難，除了數據加密標準（DES），另一個對稱密鑰加密系統是國際數據加密算法（IDEA），它比DES的加密性好，而且對計算機功能要求也沒有那么高。

2.2 非對稱加密技術

美國著名學者為解決信息公開傳送和密鑰管理問題，提出一種新的密鑰交換協議，允許在不安全的媒體上的通訊雙方交換信息，安全地達成一致的密鑰，這就是“公開密鑰系統”。相對于“對稱加密算法”這種方法也叫做“非對稱加密算法”。與對稱加密算法不同，非對稱加密算法需要兩個密鑰：公開密鑰和私有密。公開密鑰與私有密鑰是一對，如果用公開密鑰對數據進行加密，只有用對應的私有密鑰才能解密；如果用私有密鑰對數據進行加密，那么只有用對應的公開密鑰才能解密。因為加密和解密使用的是兩個不同的密鑰，所以這種算法叫作非對稱加密算法。

從密碼學的角度來討論數據安全問題，計算機密碼學是一種新型科學，它是隨著計算機和科學技術的發展和進步產生和發展的，加上它的應用前景廣泛，可以在國家和企業等相關領域起到保密的作用，現如今，計算機在人們日常生活中普及很廣，例如，在大學校園里，我們可以隨時看到同學們手提筆記本走在校園小路上，即使是在課堂上，也不乏網上學習，可以隨時記錄老師講的重點。而且，學校也鼓勵學生網上學習，網上上交資料。所以，計算機普及范圍廣也為密碼學的發展和應用提供了條件。在現代化和信息化越來越普遍的新時代，幾乎人人手中都持有銀行卡或者電話，這就使得密碼的應用成為現實，人們生活在信息世界里，個人信息和隱私要得到充分的保證，密碼必須成為一種保證，銀行、政府和個人都需要努力，為自己的利益來加固。一般來說，密碼包括：明文、密文、加解密算法、加解密密鑰。在普通的計算機使用中，一般會使用明鑰，輸出方使用正常渠道傳送加密的信息，接收方在接受之后，會使用固定的密鑰來解壓信息，進一步整理后得到自己需要的信息。但是，在傳送重要的信息時，我們要使用級別高的密鑰來加密信息內容，因為信息重要，一旦泄漏后就會給企業，個人甚至國家帶來嚴重的損失，這種損失不僅是經濟損失還有國家機密和整個民族的尊嚴造成威脅。

古典加密技術——XOR加密法。20世紀50～60年代左右，計算機的作用得到人們的關注和重視，為了減少計算機編制程序的復雜性，提高計算機的處理能力，增加計算機使用壽命，專業人員研制和制定了二進制方法，相比較十進制或者八進制等其它進制方法，二進制只有0和1兩個數字，計算機編制簡單，程序使用方便，人們在使用和學習時簡單易學，這給計算機技術的普及提供了條件。普通的信息傳送方式如圖1所示：

由此可見，XOR加密法從本質上講，就是數據流中的字符同密鑰中的字符被XOR（異或）到一起以創造一個加密后的字符。數據被加密的過程同解密時一樣。密鑰是一個由任意的、你所希望使用的字母字符組成的字符串。它可以是任意字符長的，密鑰越長，加密就越安全。

3 現代加密技術

3.1 數據加密標準DES

20世紀70年代以來，由于人們對密碼的接受程度高，使得密碼學得到了人們的普遍認可，為現代密碼學的開創打開了大門。具有代表意義的是1975年3月，IBM公司公開發表了DES；1977年，美國國家標準局宣布DES作為國家標準用于非國家保密機關，開創了公開全部密碼算法的先例?，F在它已成為世界上最廣泛使用的加密方法之一。

3.2 公開密鑰密碼體制RSA

RSA公鑰密碼算法是第一個既能用于數據加密也能用于數字簽名的算法，它易于理解和操作。雖然公開了加密密鑰，但要想求得其逆元素（解密密鑰），必須對大數進行因子分解，數越大因子分解越難，故它的安全性得以保障。正是基于這種理論，在公開密鑰密碼體制下，加密密鑰不等于解密密鑰。加密密鑰可對外公開，使任何用戶都可將傳送給此用戶的信息用公開密鑰加密發送，而該用戶唯一保存的私人密鑰是保密的，也只有它能將密文復原、解密。

4 加解密方法的實現

現代加解密算法如DES和RSA等過于復雜，且運算速度慢，特別是它的移位操作，對于VB等這樣的高級語言實現起來也比較困難。而一般的應用系統多用高級語言開發，如果希望加密信息和文檔以使它們不能用文本編輯器和瀏覽器查看，那麼XOR加密法就提供了一個簡單的實現方法。因此，研究簡易數據加解密算法還是有相當的現實意義。一個簡易的加、解密算法要求：第一，簡單易學，并且具有現實可操作性；第二，低級和高級語言的編制和分類明確，有充足的依據；第三，使用時方便迅速，不受時間地點的約束；最后，信息加密后，有相應的解密技術，而且成本合理。

因此，按照以上要求，DES、RSA和XOR加密方法是現今最為通用的加密方法。但DES、RSA方法過于復雜，而XOR方法則不失為一種行之有效的簡易算法。

參考文獻

[1]吳業福.用VB6實現漢字的加密方法探討[J].計算機應用研究，2001，3.

[2]盧開澄，等.計算機系統安全[M].重慶：重慶出版社，2004，5.