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摘要：密码方法可以隐藏和保护需要保密的信息，使未授权者不能获得该信息。加密技术是对传输过程中的数据进行保护的重要方法，也是对存储在媒体上的数据内容加以保护的一种有效手段。加密已经成为实现网络安全的一种有效又必不可少的技术手段。
关键词：密码；转换密码；古典加密；现代加密
中图分类号：TP309.7 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011)06-0000-01
Network Encryption Technology
Li Jing
(Aspire Information (Beijing) Co.,Ltd.,Baoding071000,China)
Abstract:Password way to hide and protect the information be kept confidential,so that unauthorized persons can not obtain this information. Encryption is the process of data transmission to protect the important method,but also to store the data content in the media as an effective means of protection.Encryption for network security has become an effective and necessary technical means.
Keywords:Password;Conversion password;Classical encryption;Modern encryption
一、密码技术的相关概念
需要加密的信息称为明文（Plaintext）[1]，这个明文信息由一个加密函数变换成密文(Ciphertext)，这个函数以一个密钥（Key）作为参数， 所以可以用c=E（m，ke）来表达这个加密过程；解密过程[2]基本类似，用一个解密函数和解密密钥对密文进行变换，成为明文，即m=D（c，kd），所以有m=D（E（m，ke），kd）。如果ke=kd，那么这种加密体制称为单钥或对称密码体制(One-Key or Symmetric Cryptosystem)。如果ke≠kd，那么这种加密体制称为双钥或非对称密码体制(Two-Key or Asymmetric Cryptosystem)。这是1976年由Diffie和Hellman等人所开创的新体制。一般加密/解密的函数（算法）是公开的[3]，一个算法的强度除了依赖于算法本身以外，还往往与密钥长度有关。通常密钥越长，强度越高，这是因为密钥越长，被猜出的可能性越低。所以，保密性在于一个强度高的算法加上一个长度长的密钥[4]。
二、古典加密技术
置换密码亦称换位密码[5]。置换只不过是一个简单的换位。每个置换都可以用一个置换矩阵来Ek表示。每个置换都有一个与之对应的逆置换Dk。置换密码的特点是仅有一个发送方和接收方知道的加密置换（用于加密）及对应的逆置换（用于解密）。它是对明文L长字母组中的字母位置进行重新排列，而每个字母本身并不改变。
令明文m=m1， m2， …， mL。令置换矩阵所决定的置换为π， 则加密置换
c=Ek(m)=(c1， c2， …， cL)=mπ(1)， mπ(2)， …，mπ(L)
解密置换：
置换密码：
最后一段长不足5，加添一个字母x。将各段的字母序号按下述置换矩阵进行换位：
得到密文如下：
STIEH EMSLP STSOP EITLB SRPNA TOIIS IOPCN SHXRE
利用下述置换矩阵：
可将密文恢复为明文。
L=5时可能的置换矩阵总数为5！=120，一般为L!个。可以证明，在给定L下所有的置换矩阵构成一个L!对称群。
三、现代加密技术
流密码也称为序列密码，是一类非常重要的对称密码体制。流密码的原理是对输入的明文串按比特进行连续变换，产生连续的密文输出。算法计算流程是对明文消息按一定长度进行分组划分，利用密钥k通过有限状态机产生伪随机序列，使用该序列作为加密分组明文消息的系列密钥，对各分组用系列不同的密钥逐比特进行加密得到密文序列。流密码的理论和方法目前已经有良好的发展和应用，密码学家和相关研究者已提出了一系列的流密码算法，其中有些算法已经广泛地应用于保密通信领域。
流密码的安全性很大程度取决于生成的伪随机序列的好坏，对流密码技术的攻击主要来自于代数和概率统计的方法，目前出现了一些采用两种攻击手段相结合的密码攻击，对流密码的安全性形成了严重的挑战。流密码的实际计算过程是采用加密函数将输入的明文流序列和密钥流序列变换成密文流输出。明文按一定长度分组后被表示成一个序列（称为明文流），序列中的一项称为一个明文字。加密时，先由主密钥产生一个密钥流序列，该密钥流序列的每一项和明文字具有相同的比特长度，称为一个密钥字。然后依次把明文流和密钥流中的对应项输入加密函数，产生相应的密文字，由密文字构成密文流输出。
（一）同步流密码
同步流密码是指密钥流的生成独立于明文流和密文流的流密码。同步流密码要求消息的发送者和接收者使用同一个密钥，并对消息的相同位置进行加解密，即双方必须实现同步才能进行正常的加解密。如果流密码的密文流消息在传输过程中被增删而破坏了双方的同步性，密码系统就无法完成解密。通常系统在同步遭到破坏后，可以通过重新初始化操作来重置同步。防止同步被破坏的方法主要包括：在密文的规则间隔中设置特殊的标记字符，增加明文自身的冗余度使密钥流可以尝试所有可能的偏移来实现解密。如果密文字符在传输过程中被修改但没有字符删除，则仅仅会影响当前信息，并不影响其他密文字符的解密。
（二）自同步流密码
自同步流密码也叫异步流密码，是指密钥流的产生受到明文流和密文流影响的流密码。通常，自同步流密码系统中第i个密钥字的生成不仅仅由主密钥独立决定，还要受到前面已经产生的若干个密文的影响。自同步流密码最大的特点是可以在解密过程中实现自同步。接收端对当前密文字符的解密仅仅依赖于固定个数的已知密文字符，这种密码在消息的同步性遭到插入或删除破坏时，可以对后续密码流自动地重建正确的解密，仅有很少的固定数量明文字符不可恢复。该密码还具有有限错误传播的特性。假设一个自同步流密码的状态依赖于t个以前的密文字符，在传输过程中，当一个单独的密文字符被改动（或增加、删除）时，至多有t个后续的密文字符解密出错，t个字符之后消息的解密可自动恢复正确。
参考文献：
[1]步山岳,张有东.计算机安全技术[M].高等教育出版社,2008,10
[2]谢希仁.计算机网络（第五版）[M].电子工业出版社,2008,1
[3]冯登国.网络安全原理与技术[M].科技出版社,2007,9
[4]张千里,陈光英.网络安全新技术[M].北京:人民邮电出版社,2003
[5]耿麦香.网络入侵检测技术研究综述[J].网络安全,2004(6)
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文
关键词：密码；转换密码；古典加密；现代加密
中图分类号：TP309.7 文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2011)06-0000-01
Network Encryption Technology
Li Jing
(Aspire Information (Beijing) Co.,Ltd.,Baoding071000,China)
Abstract:Password way to hide and protect the information be kept confidential,so that unauthorized persons can not obtain this information. Encryption is the process of data transmission to protect the important method,but also to store the data content in the media as an effective means of protection.Encryption for network security has become an effective and necessary technical means.
Keywords:Password;Conversion password;Classical encryption;Modern encryption
一、密码技术的相关概念
需要加密的信息称为明文（Plaintext）[1]，这个明文信息由一个加密函数变换成密文(Ciphertext)，这个函数以一个密钥（Key）作为参数， 所以可以用c=E（m，ke）来表达这个加密过程；解密过程[2]基本类似，用一个解密函数和解密密钥对密文进行变换，成为明文，即m=D（c，kd），所以有m=D（E（m，ke），kd）。如果ke=kd，那么这种加密体制称为单钥或对称密码体制(One-Key or Symmetric Cryptosystem)。如果ke≠kd，那么这种加密体制称为双钥或非对称密码体制(Two-Key or Asymmetric Cryptosystem)。这是1976年由Diffie和Hellman等人所开创的新体制。一般加密/解密的函数（算法）是公开的[3]，一个算法的强度除了依赖于算法本身以外，还往往与密钥长度有关。通常密钥越长，强度越高，这是因为密钥越长，被猜出的可能性越低。所以，保密性在于一个强度高的算法加上一个长度长的密钥[4]。
二、古典加密技术
置换密码亦称换位密码[5]。置换只不过是一个简单的换位。每个置换都可以用一个置换矩阵来Ek表示。每个置换都有一个与之对应的逆置换Dk。置换密码的特点是仅有一个发送方和接收方知道的加密置换（用于加密）及对应的逆置换（用于解密）。它是对明文L长字母组中的字母位置进行重新排列，而每个字母本身并不改变。
令明文m=m1， m2， …， mL。令置换矩阵所决定的置换为π， 则加密置换
c=Ek(m)=(c1， c2， …， cL)=mπ(1)， mπ(2)， …，mπ(L)
解密置换：
置换密码：
最后一段长不足5，加添一个字母x。将各段的字母序号按下述置换矩阵进行换位：
得到密文如下：
STIEH EMSLP STSOP EITLB SRPNA TOIIS IOPCN SHXRE
利用下述置换矩阵：
可将密文恢复为明文。
L=5时可能的置换矩阵总数为5！=120，一般为L!个。可以证明，在给定L下所有的置换矩阵构成一个L!对称群。
三、现代加密技术
流密码也称为序列密码，是一类非常重要的对称密码体制。流密码的原理是对输入的明文串按比特进行连续变换，产生连续的密文输出。算法计算流程是对明文消息按一定长度进行分组划分，利用密钥k通过有限状态机产生伪随机序列，使用该序列作为加密分组明文消息的系列密钥，对各分组用系列不同的密钥逐比特进行加密得到密文序列。流密码的理论和方法目前已经有良好的发展和应用，密码学家和相关研究者已提出了一系列的流密码算法，其中有些算法已经广泛地应用于保密通信领域。
流密码的安全性很大程度取决于生成的伪随机序列的好坏，对流密码技术的攻击主要来自于代数和概率统计的方法，目前出现了一些采用两种攻击手段相结合的密码攻击，对流密码的安全性形成了严重的挑战。流密码的实际计算过程是采用加密函数将输入的明文流序列和密钥流序列变换成密文流输出。明文按一定长度分组后被表示成一个序列（称为明文流），序列中的一项称为一个明文字。加密时，先由主密钥产生一个密钥流序列，该密钥流序列的每一项和明文字具有相同的比特长度，称为一个密钥字。然后依次把明文流和密钥流中的对应项输入加密函数，产生相应的密文字，由密文字构成密文流输出。
（一）同步流密码
同步流密码是指密钥流的生成独立于明文流和密文流的流密码。同步流密码要求消息的发送者和接收者使用同一个密钥，并对消息的相同位置进行加解密，即双方必须实现同步才能进行正常的加解密。如果流密码的密文流消息在传输过程中被增删而破坏了双方的同步性，密码系统就无法完成解密。通常系统在同步遭到破坏后，可以通过重新初始化操作来重置同步。防止同步被破坏的方法主要包括：在密文的规则间隔中设置特殊的标记字符，增加明文自身的冗余度使密钥流可以尝试所有可能的偏移来实现解密。如果密文字符在传输过程中被修改但没有字符删除，则仅仅会影响当前信息，并不影响其他密文字符的解密。
（二）自同步流密码
自同步流密码也叫异步流密码，是指密钥流的产生受到明文流和密文流影响的流密码。通常，自同步流密码系统中第i个密钥字的生成不仅仅由主密钥独立决定，还要受到前面已经产生的若干个密文的影响。自同步流密码最大的特点是可以在解密过程中实现自同步。接收端对当前密文字符的解密仅仅依赖于固定个数的已知密文字符，这种密码在消息的同步性遭到插入或删除破坏时，可以对后续密码流自动地重建正确的解密，仅有很少的固定数量明文字符不可恢复。该密码还具有有限错误传播的特性。假设一个自同步流密码的状态依赖于t个以前的密文字符，在传输过程中，当一个单独的密文字符被改动（或增加、删除）时，至多有t个后续的密文字符解密出错，t个字符之后消息的解密可自动恢复正确。
参考文献：
[1]步山岳,张有东.计算机安全技术[M].高等教育出版社,2008,10
[2]谢希仁.计算机网络（第五版）[M].电子工业出版社,2008,1
[3]冯登国.网络安全原理与技术[M].科技出版社,2007,9
[4]张千里,陈光英.网络安全新技术[M].北京:人民邮电出版社,2003
[5]耿麦香.网络入侵检测技术研究综述[J].网络安全,2004(6)
注：本文中所涉及到的图表、注解、公式等内容请以PDF格式阅读原文