辩 秣 。ｌ与应用 算法分析 加密算法分析用于ＰＫＩ身份认证的探讨方案 周俊作 （成都理工大学四川成都６１００００） 摘要：目前，公众对中国大陆Ｐｌ（Ｉ技术的信息安全似乎失去了信心，故后者目前亟需改进。本文立足于算法分析，充分考虑基ＴＰＫＩ￣采用的加密技 术应具备的一系列性质和特点，对当前较通用的一些加密算法加以分析，形成了一种可资探讨的双向身份认证方案。 关键词：加密算法分析ＰＫＩ技术身份认证 中图分类号：ＴＰ３９３．０ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌｏ０７—９４１６（２０１３）１ １－０１０１－０１ １引言 ＰＫＩ技术是认可度很高的网络安全保障体系，因其能够有效解 决目前存在的一系列信息安全问题而被称作信息安全技术的“中 心”。然而截至目前，中国大陆在这一领域却似乎“走进了死胡同”，究 其根本原因，在于公众对其似乎失去了信心，即所谓信任问题。要改 变这一局面，ＰＫＩ技术必须通过确立有效的密码技术，来保证自身系 统信息的安全。 在当前，ＰＫＩ技术的安全主要依赖非对称和对称密钥、消息摘要 等算法，而目前较流行的算法则较其先进得多，主要有ＲＳＡ、ＭＤ５及 其改进版算法等。 ２主要算法分析 ２．１ ＲＳＡ算法 此算法出现于１９７８年，堪称首个公钥密码体系，也是目前这一 领域最为成熟者，基于Ｅｕｌｅｒ原理形成体制构造，安全性主要依赖于 大整数分解。密钥产生过程如下： （１）任选两个质数ａ和ｂ，计算ｎ＝ａｂ。要求ａ和ｂ长度相同且保密。 （２）随机选取作为公钥的整数Ｉｌｌ－，使ｉｎ和（ａ一１）（ｂ一１）互素。（３）按照 ｋ－ｌｍｏｄ［（ａ－１）（ｂ－１）】这一公式求取私钥ｋ。 在对消息Ｎ加密时，先将Ｎ分为每组数据都ｋｇｎｄ，的若干个组。 由此，加密后的密文Ｍ将由彼此一样的分组Ｍｉ组成，表示为公式，则 为Ｍｉ＝Ｅ（Ｎｉ）＝（Ｎｉ） （ｍｏｄ ｎ）。待到对消息加以解密时，用每个分组 Ｎｉ＝Ｄ（Ｍｉ）＝（Ｍｉ）ｄ（ｍｏｄ ｎ），直至一切分组全部解密成功。 因为ＲＳＡ算法中计算繁琐，故软件运行速度较慢，一般采取硬 件方式。其中加密和解密两个操作是可逆的，故而两种行为均可使 用。该算法中公私钥各一，故而可以充分利用之以便于实现密钥管 理、数字签名等功能。 ２．２ ＭＤ５算法 此算法可分为五个步骤，如下： （１）以第一个ｂｉｔ为１，剩余为０的形式填充消息，令数据长度比 ５１２ｂｉｔｓ的倍数ｅＤ６４位。（２）将数据转换为６４ｂｉｔｓ（超过者只保留最后部 分），并将其加到上一步数据之后，时期最终成为５１２ｂｉｔｓ的整数倍。 （３）对长度为３２ｂｉｔｓ的变量加以初始化，可以将每个变量分别记作Ａ、 Ｂ、Ｃ、Ｄ。（４）将四个变量复制到其他变量中，在进行四轮每轮１６次操 作的循环，每次操作都对复制后的变量中的三个做一次运算，将所 得结果同另一个变量相加，在向右循环移动一个不定的数字，并加 上复制后的四个变量之一，最后该结果取代四个变量之一。四轮循 环中用上的函数分别为： ｆ（ｘ，Ｙ，ｚ）＝（ＸＡＹ）Ｖ［（ Ｘ）ＡＺ】 ｇ（ｘ，Ｙ，ｚ）＝（Ｘ Ａ Ｙ）Ｖ［Ｙ Ａ（ ｚ）］ ｈ（ｘ，Ｙ，ｚ）＝Ｘ０Ｙ①ｚ ｉ（ｘ，Ｙ，ｚ）＝ＹＯ［Ｘ Ｖ（ ｚ）】 （５）输出结果，最终得到的信息总共为１２８ｂｉｔｓ，位数自Ａ向Ｄ逐渐 升高。 ＭＤ５算法的输出对输入依赖性很大，故其只能是单向行为，主 要用于数字签名等行为，难以用作加解密。近年来，在此方面出现了 一些ＭＤ５算法的改进版，多是在原有基础上的小修小补，实质突破 不大。 ３用于探讨的ＰＫＩ双向身份认证方案 本方案最大特点在于：在假设用户和服务器程序在ＣＡ认证中 已经拥有了函数生成的ＲＳＡ的公钥和私钥的前提下进行，共分为以 下几步骤： （１）通过服务器，生成一个随机的数字向客户端发送。（２）以 ＳＨＡ一１算法（ＭＤ５算法的改进版之一，方式和前者大同小异）将用户 的ＩＤ和密码在客户端加以散列，形成报文摘要值Ａ（１６０ｂｉｔｓ）。（３）将先 前的随机数结合报文摘要值Ａ，以ｓＨＡ一１算法再次散列，形成报文 摘要值Ｂ（１６０ｂｉｔｓ）。（４）以ＲＳＡ算法用用户私钥加密报文摘要值Ｂ，获 得密文Ａ（ＩＩ用户数字签名）。（５）以ＲＳＡ算法用服务器公钥加密，获得 密文Ｂ并将其发送给服务器。（６）服务器收到密文Ｂ后，再次以ＲＳＡ算 法用服务器私钥解密，获取用户数字签名即密文Ａ。（７）以ＲＳＡ算法 用用户公钥解密，获得解密后的报文摘要值Ｂ。（８）在用户ＩＤ和密码的 保温摘要库里抽取出用户ＩＤ和密码的报文摘要值，并将其与原来生 成的随机数字加以散列，获得报文摘要值Ｃ。（９）将报文摘要值Ｃ和报 文摘要值Ｂ（解密后）相互比较和对照，若相同，则可通过验证，最终授 予用户一定的权限。 ４此方案的创新之处Ｉ特色） （１）ｓＨＡ一１算法目前上午破解，能够保证信息不受侵害。（２）ＲＳＡ 算法用于加解密和数字签名，做到了“物尽其用”，提升了抗抵赖性。 （３）两次报文摘要和加密的行为，能够对信息的机密和完整起到“双 保险”。（４）随机数能够起到躲避重放攻击的作用。（５）将用户口令和ＩＤ 经过散列后增加了长度，可以避免服务器方的盗取和穷举猜测等行 径。（６）两次散列和加密的行为用软件实施会很缓慢，故应采取硬件 方式完成。 随着ＰＫＩ技术不断先前发展，其成熟程度和实际应用能力必将 进一步提高，而在中国大陆，ＰＫＩ技术也更会随着信任度的提升而获 得广阔的发展前景。 参考文献 ［１］陈斐．改进的人工鱼群算法分析与研究［Ｄ］，西安电子科技大学 ２０１ ２－０６－０１． Ｅ２］申延召．ＳＭ３密码杂凑算法分析［Ｄ］，东华大学２０ｌ３—０１一Ｏ１． ［３］甘向阳．《九章算术》刘徽注中的算法分析工作与算法分析思 想［Ｊ］，湖南理工学院学报（自然科学版）２００７－０９－１ ５． ［４］张睿．ＩＤ３决策树算法分析与改进［Ｄ］，兰州大学２０１０—１０—０１． ［５］刘志成。文全刚．“Ｋ－中心点”聚类算法分析及其实现［Ｊ］，电脑 知识与技术２００５－０２－２８．
