免费DES算法的可视化程序的实现(三)

网页上载到用户的WWW服务器上，现在的问题就是，用户如何确定正在访问用户的服务器的人就是用户认为的那个人，身份认证技术就是一个好的解决方案。在这里需要强调一点的就是，文件加密其实不只用于电子邮件或网络上的文件传输，其实也可应用静态的文件保护，如PIP软件就可以对磁盘、硬盘中的文件或文件夹进行加密，以防他人窃取其中的信息。
 2.1.3密码学简介
 概念发送者和接收者：假设发送者想发送消息给接收者，且想安全地发送信息：她想确信偷听者不能阅读发送的消息。消息和加密：消息被称为明文。用某种方法伪装消息以隐藏它的内容的过程称为加密，加了密的消息称为密文，而把密文转变为明文的过程称为解密。明文用M（消息）或P（明文）表示，它可能是比特流（文本文件、位图、数字化的语音流或数字化的视频图像）。至于涉及到计算机，P是简单的二进制数据。明文可被传送或存储，无论在哪种情况，M指待加密的消息。密文用C表示，它也是二进制数据，有时和M一样大，有时稍大（通过压缩和加密的结合，C有可能比P小些。然而，单单加密通常达不到这一点）。
 加密函数E作用于M得到密文C，用数学表示为：E（M）=C.相反地，解密函数D作用于C产生M D（C）=M.先加密后再解密消息，原始的明文将恢复出来，下面的等式必须成立：D（E（M））=M(3) 鉴别、完整性和抗抵赖除了提供机密性外，密码学通常有其它的作用：
 (1) 鉴别消息的接收者应该能够确认消息的来源；入侵者不可能伪装成他人。
 (2) 完整性检验消息的接收者应该能够验证在传送过程中消息没有被修改；入侵者不可能用假消息代替合法消息。
 (3) 抗抵赖发送者事后不可能虚假地否认他发送的消息。
 (4) 算法和密钥密码算法也叫密码，是用于加密和解密的数学函数。（通常情况下，有两个相关的函数：一个用作加密，另一个用作解密）如果算法的保密性是基于保持算法的秘密，这种算法称为受限制的算法。
 受限制的算法具有历史意义，但按现在的标准，它们的保密性已远远不够。大的或经常变换的用户组织不能使用它们，因为每有一个用户离开这个组织，其它的用户就必须改换另外不同的算法。如果有人无意暴露了这个秘密，所有人都必须改变他们的算法。更糟的是，受限制的密码算法不可能进行质量控制或标准化。每个用户组织必须有他们自己的唯一算法。这样的组织不可能采用流行的硬件或软件产品。但窃听者却可以买到这些流行产品并学习算法，于是用户不得不自己编写算法并予以实现，如果这个组织中没有好的密码学家，那么他们就无法知道他们是否拥有安全的算法。
 尽管有这些主要缺陷，受限制的算法对低密级的应用来说还是很流行的，用户或者没有认识到或者不在乎他们系统中内在的问题。现代密码学用密钥解决了这个问题，密钥用K表示。K可以是很多数值里的任意值。密钥K的可能值的范围叫做密钥空间。加密和解密运算都使用这个密钥（即运算都依赖于密钥，并用K作为下标表示），这样，加/解密函数现在变成：EK(M)=CDK(C)=M.　这些函数具有下面的特性：　DK（EK（M））=M.有些算法使用不同的加密密钥和解密密钥，也就是说加密密钥K1与相应的解密密钥K2不同，在这种情况下：EK1(M)=C DK2(C)=M　DK2 (EK1(M))=M所有这些算法的安全性都基于密钥的安全性；而不是基于算法的细节的安全性。这就意味着算法可以公开，也可以被分析，可以大量生产使用算法的产品，即使偷听者知道你的算法也没有关系；如果他不知道你使用的具体密钥，他就不可能阅读你的消息。密码系统由算法、以及所有可能的明文、密文和密钥组成的。
 2.1.4算法的安全性
 一个密码系统的安全性只在于密钥的保密性，而不在算法的保密性。对纯数据的加密的确是这样。对于你不愿意让他看到这些数据（数据的明文）的人，用可靠的加密算法，只要破解者不知道被加密数据的密码，他就不可解读这些数据。但是，软件的加密不同于数据的加密，它只能是“隐藏”。不管你愿意不愿意让他（合法用户，或 Cracker）看见这些数据（软件的明文），软件最终总要在机器上运行，对机器，它就必须是明文。既然机器可以“看见”这些明文，那么 Cracker，通过一些技术，也可以看到这些明文。于是，从理论上，任何软件加密技术都可以破解。只是破解的难度不同而已。有的要让最高明的 Cracker 忙上几个月，有的可能不费吹灰之力，就被破解了。所以，反盗版的任务（技术上的反盗版，而非行政上的反盗版）就是增加 Cracker 的破解难度。让他们花费在破解软件上的成本，比他破解这个软件的获利还要高。这样 Cracker 的破解变得毫无意义——谁会花比正版软件更多的钱去买盗版软件 ？在DES中，初始置换IP和逆初始置换IP-1各使用一次，使用这两个置换的目的是为了把数据彻底的打乱重新排列，他们对数据加密所起的作用不大，因为他们与密匙无关，置换关系固定，所以一旦公开，他们对数据加密便无多大价值。在DES中除了S盒是非线性变换外，其余变化均是线性变换，因此S盒是DES算法的关键，可以看出，任意改变S盒中输入的几位，其输出至少有两位发生变化，由于DES中使用了16次迭代，所以即使改变明文或密匙的一位，密文中大约有32位发生变化。S盒的设计一直没有完全公开，人们怀疑S盒的设计可能隐藏着某种陷门，它可以使了解陷门的人能够成功的进行密码分析。经过多年来的研究，人们的确发现了S盒的很多规律，但至今还没有发现S盒的致命缺陷。
 2.2算法流程 
 DES算法把64位的明文输入块变为64位的密文输出块，它所使用的密钥也是64位，整个算法的主流程图如下：其功能是把输入的64位数据块按位重新组合，并把输出分为L0、R0两部分，每部分各长32位，其置换规则见下表：
 58,50,12,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,
 62,54,46,38,30,22,14,6,64,56,48,40,32,24,16,8,
 57,49,41,33,25,17, 9,1,59,51,43,35,27,19,11,3,
 61,53,45,37,29,21,13,5,63,55,47,39,31,23,15,7,
 即将输入的第58位换到第一位，第50位换到第2位，...，依此类推，最后一位是原来的第7位。L0、R0则是换位输出后的两部分，L0是输出的左32位，R0 是右32位，例：设置换前的输入值为D1D2D3......D64，则经过初始置换后的结果为：L0=D58D50...D8；R0=D57D49...D7。经过26次迭代运算后。得到L16、R16，将此作为输入，进行逆置换，即得到密文输出。逆置换正好是初始置的逆运算，例如，第1位经过初始置换后，处于第40位，而通过逆置换，又将第40位换回到第1位，其逆置换规则如下表所示：
 40,8,48,16,56,24,64,32,39,7,47,15,55,23,63,31,
 38,6,46,14,54,22,62,

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