軟件安全中混合加密算法的設(shè)計(jì)

于莉莉 許偉

摘 要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和Internet的廣泛普及，人們的生活正在發(fā)生著巨大變化。但是怎樣才能達(dá)到使信息系統(tǒng)的機(jī)密信息不能夠被泄漏，或者即使被竊取了也很難被識別，以及即使被識別了也極難修改，這一系列的要求已經(jīng)成為IT業(yè)界的熱點(diǎn)研究課題。加密技術(shù)就是目前電子商務(wù)采取的基本安全技術(shù)手段。采用信息加密技術(shù)不僅可以滿足信息保密性的安全需求，而且還可以避免重要信息泄漏的安全威脅。因此，加密技術(shù)是認(rèn)證技術(shù)以及其它許多安全技術(shù)的基礎(chǔ)，也是信息安全的核心技術(shù)。

關(guān)鍵詞：軟件安全；混合加密算法

1 引言

目前，根據(jù)不同軟件系統(tǒng)所應(yīng)用的領(lǐng)域，比較常見的加密算法有DES加密算法、RSA加密算法、Base64加密算法和維熱納爾加密算法等。針對不同算法的各自特點(diǎn)，本文首先自定義一種簡單的初始加密算法，再對維熱納爾加密算法進(jìn)行了優(yōu)化改進(jìn)，最后結(jié)合Base64加密算法共同組成混合加密算法，在很大程度上提高了加密算法的安全性。

2 基礎(chǔ)加密算法

2.1 初始加密算法

初始加密算法是根據(jù)明文信息中的字符組成，再借助字符的ASCII碼，進(jìn)行相應(yīng)的變換運(yùn)算，從而使原有的真實(shí)信息進(jìn)行偽裝，避免被輕易的破解，提高了系統(tǒng)加密保護(hù)的安全系數(shù)。

在一般的軟件系統(tǒng)加密過程中，組成明文信息的字符一般可以分為大寫英文字母、小寫英文字母、阿拉伯?dāng)?shù)字和其他特殊字符等四部分。因此，在定義初始加密算法時(shí)，需要根據(jù)不同種類的字符進(jìn)行一定的變換運(yùn)算處理。

具體如下：第一類變換：明文信息的字符是英文字母時(shí)，明文在[A，M]范圍內(nèi)，密文為明文的ASCII碼值加45；明文在[N，Z]范圍內(nèi)，密文為其ASCII碼值加19；明文在[a，m]范圍內(nèi)，密文為其ASCII碼值減19；明文在[n，z]范圍內(nèi)，密文為其ASCII碼值減45。第二類變換：明文信息的字符是阿拉伯?dāng)?shù)字時(shí)，明文在[0，4]范圍內(nèi)，密文等于明文乘以2再加1；明文在[5，9]范圍內(nèi)，密文等于明文乘以2再減10。第三類：當(dāng)明文信息是其他特殊字符時(shí)，密文與明文相同。

2.2 Base64加密算法

Base64加密算法主要的考慮了三個(gè)問題，第一為是否加密；第二為加密算法復(fù)雜程度和效率；第三為如何處理傳輸。加密是必須的，但是加密的主要目的不是讓用戶發(fā)送非常安全的Email。而是要達(dá)到一眼望去完全看不出內(nèi)容就行。基于這個(gè)目的加密算法，其復(fù)雜程度和效率也就不能太大或太低。

2.3 改進(jìn)的維熱納爾加密算法

維熱納爾密碼是一個(gè)非常著名的多碼加密法，主要是通過采用定義好的維熱納爾方陣，以及自定義的密鑰對明文信息進(jìn)行加密。以前對于維熱納爾方陣的定義，是通過以二十六個(gè)大寫英文字母為依據(jù)，依次循環(huán)不斷改變排列順序，組成26×26級的方陣。為了提高此算法的復(fù)雜度，同時(shí)提高保密性能，本文在二十六個(gè)大寫英文字母的基礎(chǔ)之上，再將十位阿拉伯?dāng)?shù)字隨機(jī)插入到英文字母序列中，最終構(gòu)建成36×36級的改進(jìn)維熱納爾方陣。

在維熱納爾加密算法中，除了維熱納爾方陣之外，還需要明文字符集和密鑰。明文字符集主要是用來記錄組成維熱納爾方陣所需要的字符。密鑰是用來在對明文信息加密過程中，指定字符所對應(yīng)的加密字符。因此，在改進(jìn)的維熱納爾加密算法中，改進(jìn)維熱納爾方陣、明文字符集和密鑰，分別記為A、M和K。

改進(jìn)微熱納爾方陣的明文字符集M定義為：

M={A，B，9，C，8，D，E，7，F(xiàn)，6，G，H，5，I，4，J，K，3，L，2，M，N，1，O，P，0，Q，R，S，T，U，V，W，X，Z}

密鑰K定義為：

K={9，D，7，F(xiàn)，6，I，B，X，0，K，P}

因此，針對上述定義的密鑰K，對明文信息字符串“HISENSE2011”進(jìn)行加密變換，得到的密文是“ILY4UD7K49G”。

3 混合加密算法的設(shè)計(jì)

混合加密算法是在上述基礎(chǔ)加密算法的基礎(chǔ)上，由初始加密算法、改進(jìn)優(yōu)化的維熱納爾加密算法以及Base64加密算法共同組成的，并且其實(shí)現(xiàn)的過程必須按照固定的順序依次進(jìn)行，即先使用自己定義的初始加密算法，再使用改進(jìn)優(yōu)化的維熱納爾加密算法，最后使用Base64加密算法。以明文信息字符串“chongq”為例，應(yīng)用混合加密算法進(jìn)行加密處理，具體的實(shí)現(xiàn)步驟如下：

第一步：字符串“chongq”經(jīng)過初始加密算法之后，得到的加密字符串為“PUBATD”。

第二步：將改進(jìn)優(yōu)化的維熱納爾加密算法中的所使用的密鑰K設(shè)定為：K={9，D，7，F(xiàn)，6，I}。

利用密鑰K對字符串“PUBATD”繼續(xù)進(jìn)行加密處理，得出的加密信息字符串為“QZF7B3”。

第三步：使用Base64加密算法繼續(xù)對字符串“QZF7B3”進(jìn)行加密換算，得到加密字符串為“UVpGN0Iz”。

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息飛速發(fā)展的時(shí)代，信息加密算法已經(jīng)成為研究軟件安全的一個(gè)重要領(lǐng)域，取得了大量的研究成果。本文中所設(shè)計(jì)的混合加密算法，是由三種加密算法組成的，也可以在此基礎(chǔ)之上，再增加幾種著名的加密算法或自己設(shè)計(jì)的新算法，只有跟隨時(shí)代發(fā)展而同步進(jìn)步的技術(shù)才有更廣闊的的應(yīng)用空間和更長的生命周期。

[參考文獻(xiàn)]

[1]何茗.加密解密算法的實(shí)現(xiàn)及改進(jìn)[J].西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）.2010.1.

[2]徐榮峰.加密算法及其應(yīng)用研究[D].西北工業(yè)大學(xué).2006.

[3]劉玉珍，王麗娜，傅建明，等，譯.密碼編碼學(xué)與網(wǎng)絡(luò)安全原理與實(shí)踐[M].第三版，北京：電子出版社.2004.

[4]佟曉筠，杜宇，等.基于軟件安全混合加密技術(shù)的研究[J].計(jì)算機(jī)工程. 2004.12.