軟件安全中混合加密算法的設計

于莉莉 許偉

摘 要：隨著計算機技術的飛速發展和Internet的廣泛普及，人們的生活正在發生著巨大變化。但是怎樣才能達到使信息系統的機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成為IT業界的熱點研究課題。加密技術就是目前電子商務采取的基本安全技術手段。采用信息加密技術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，加密技術是認證技術以及其它許多安全技術的基礎，也是信息安全的核心技術。

關鍵詞：軟件安全；混合加密算法

1 引言

目前，根據不同軟件系統所應用的領域，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，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行了優化改進，最后結合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 基礎加密算法

2.1 初始加密算法

初始加密算法是根據明文信息中的字符組成，再借助字符的ASCII碼，進行相應的變換運算，從而使原有的真實信息進行偽裝，避免被輕易的破解，提高了系統加密保護的安全系數。

在一般的軟件系統加密過程中，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、阿拉伯數字和其他特殊字符等四部分。因此，在定義初始加密算法時，需要根據不同種類的字符進行一定的變換運算處理。

具體如下：第一類變換：明文信息的字符是英文字母時，明文在[A，M]范圍內，密文為明文的ASCII碼值加45；明文在[N，Z]范圍內，密文為其ASCII碼值加19；明文在[a，m]范圍內，密文為其ASCII碼值減19；明文在[n，z]范圍內，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數字時，明文在[0，4]范圍內，密文等于明文乘以2再加1；明文在[5，9]范圍內，密文等于明文乘以2再減10。第三類：當明文信息是其他特殊字符時，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問題，第一為是否加密；第二為加密算法復雜程度和效率；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送非常安全的Email。而是要達到一眼望去完全看不出內容就行。基于這個目的加密算法，其復雜程度和效率也就不能太大或太低。

2.3 改進的維熱納爾加密算法

維熱納爾密碼是一個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行加密。以前對于維熱納爾方陣的定義，是通過以二十六個大寫英文字母為依據，依次循環不斷改變排列順序，組成26×26級的方陣。為了提高此算法的復雜度，同時提高保密性能，本文在二十六個大寫英文字母的基礎之上，再將十位阿拉伯數字隨機插入到英文字母序列中，最終構建成36×36級的改進維熱納爾方陣。

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，指定字符所對應的加密字符。因此，在改進的維熱納爾加密算法中，改進維熱納爾方陣、明文字符集和密鑰，分別記為A、M和K。

改進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，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，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”進行加密變換，得到的密文是“ILY4UD7K49G”。

3 混合加密算法的設計

混合加密算法是在上述基礎加密算法的基礎上，由初始加密算法、改進優化的維熱納爾加密算法以及Base64加密算法共同組成的，并且其實現的過程必須按照固定的順序依次進行，即先使用自己定義的初始加密算法，再使用改進優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，應用混合加密算法進行加密處理，具體的實現步驟如下：

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

第二步：將改進優化的維熱納爾加密算法中的所使用的密鑰K設定為：K={9，D，7，F，6，I}。

利用密鑰K對字符串“PUBATD”繼續進行加密處理，得出的加密信息字符串為“QZF7B3”。

第三步：使用Base64加密算法繼續對字符串“QZF7B3”進行加密換算，得到加密字符串為“UVpGN0Iz”。

在計算機網絡信息飛速發展的時代，信息加密算法已經成為研究軟件安全的一個重要領域，取得了大量的研究成果。本文中所設計的混合加密算法，是由三種加密算法組成的，也可以在此基礎之上，再增加幾種著名的加密算法或自己設計的新算法，只有跟隨時代發展而同步進步的技術才有更廣闊的的應用空間和更長的生命周期。

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