网络安全中加密算法的研究

摘要

随着计算机技术的发展和Internet的广泛应用，人类生活越来越密切地依赖于网络，与此同时，各种网络安全问题层出不穷。如何防范来自网络的威胁，成为人们关注的焦点。在各种网络安全技术中，加密技术是最核心的一种技术，是解决网络信息安全最直接、最有效和最重要的途径。 论文在研究网络安全问题的基础上，对加密技术进行了深入的探讨。首先，研究了目前的两种加密体制(对称加密和公钥加密)各自的代表DES算法和椭圆曲线加密(ECC)算法，分别对其思想、特点和安全性进行了讨论；其次，详细研究了基于素数域Fp上的椭圆曲线密码算法的具休实现问题，特别是重点讨论了椭圆曲线上点乘运算，在已有算法的基础上，给出了另一种改进的m进制算法，同时进一步地改进了现有滑动窗口算法的滑动方式，提出了一种新的基于滑动窗口的点乘算法，使得算法更加灵活；最后，结合混合加密思想，设计了基于三重DES(3DES)算法和ECC算法的混合加密系统，并且仿真实现了该系统。此外，通过对混合加密系统进行效率、复杂度和安全性的分析，论证了混合加密的合理性和可行性。 本文的创新点在于：1)对ECC算法点乘运算中m进制算法作了进一步改进，在一定程度提高算法效率的同时，大大降低了算法的预计算量以及存储量，使算法能够适应如智能卡等内存受限的环境：2)进一步地改进了现有滑动窗口算法的滑动方式，提出了一种新的基于滑动窗口的点乘算法，使得算法更加灵活，对于各种应用环境具有更好的适应性；3)采用了3DES以及ECC算法来设计混合加密系统。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：缩略词表

声明

第一章 绪论

1.1论文的背景及意义

1.2密码学的发展

1.3两种密码体制

1.3.1对称密码体制

1.3.2公钥密码体制

1.4本文的主要工作

1.5论文的结构安排

第二章 数据加密标准DES密码算法

2.1 DES密码系统

2.2 DES算法加/解密过程

2.2.1初始置换IP

2.2.2 DES子密钥的生成

2.2.3 DES算法的f函数

2.3 DES安全性分析

2.3.1 DES算法的安全强度及脆弱性

2.3.2 DES的变形-3DES

2.4本章小结

第三章 椭圆曲线公钥密码体制

3.1引言

3.2椭圆曲线密码体制的数学基础

3.2.1群论

3.2.2有限域理论

3.3椭圆曲线基本概念

3.3.1 Weiserstras方程

3.3.2椭圆曲线上的加法

3.3.3有限域上的椭圆曲线

3.4椭圆曲线加密算法设计原理

3.4.1椭圆曲线离散对数问题

3.4.2椭圆曲线的域参数

3.4.3 ECC加密/解密过程

3.4.4椭圆曲线数字签名算法(ECDSA)

3.5 ECC的性能分析

3.5.1椭圆曲线加密算法ECC的安全性

3.5.2椭圆曲线加密算法ECC的优点

3.6本章小节

第四章 椭圆曲线密码算法实现及改进

4.1素数域上相关基本运算的实现

4.1.1模加/减运算

4.1.2模乘运算

4.1.3模逆运算

4.1.4求模运算

4.2椭圆曲线上点加及倍点运算的实现

4.2.1素数域上的加法公式

4.2.2雅可比射影坐标系下的加法公式

4.3椭圆曲线上点乘运算的实现及改进

4.3.1二进制算法

4.3.2改进的m进制算法

4.3.3本文改进的m进制算法

4.3.4滑动窗口法

4.3.5基于滑动窗口的新算法

4.4本章小节

第五章 基于ECC的混合加密系统的研究实现

5.1混合加密概述

5.2基于ECC和3DES的混合加密系统

5.3混合加密系统的仿真实现

5.4混合加密系统的性能分析

5.4.1安全性分析

5.4.2复杂度分析

5.4.3加密速度分析

5.5本章小节

第六章 总结和展望

致谢

参考文献

附录A 基于滑动窗口的改进算法代码实现