一种简易快速的信息加密算法

王海

摘 要：我们生活在一个信息的时代。计算机因为信息而繁荣发展，每天伴随着越来越多的数据信息被获取和处理着。大多数信息都是可以自由访问的，但还有另外一些信息并非公开于公众的视线，而必须被安全保护，防止它落入不当的控制中。比如，军事操控的详细计划、金融信息以及某种形式的通信都是那些需要保密的信息类型。数据加密就可以使得上述问题或者内容得到解决。因此，21世纪以来，我国以及全世界的科技的发展进入黄金时期，为数据加密工程的研究和实际应用提供了有利的条件。

关键词：简易快速；信息；加密算法

1 关于数据加密

数据加密又称密码学，它是一门历史悠久的技术，指通过加密算法和加密密钥将明文转变为密文，而解密则是通过解密算法和解密密钥将密文恢复为明文。数据加密目前仍是计算机系统对信息进行保护的一种最可靠的办法。它利用密码技术对信息进行加密，实现信息隐蔽，从而起到保护信息的安全的作用。传统加密方法有两种，替换和置换。上面的例子采用的就是替换的方法：使用密钥将明文中的每一个字符转换为密文中的一个字符。而置换仅将明文的字符按不同的顺序重新排列。单独使用这两种方法的任意一种都是不够安全的，但是将这两种方法结合起来就能提供相当高的安全程度。数据加密标准就采用了这种结合算法，它由IBM制定，并在1977年成为美国官方加密标准。DES的工作原理为：将明文分割成许多64位大小的块，每个块用64位密钥进行加密，实际上，密钥由56位数据位和8位奇偶校验位组成，因此只有56个可能的密码而不是64个。每块先用初始置换方法进行加密，再连续进行16次复杂的替换，最后再对其施用初始置换的逆。

公开密钥加密。多年来，许多人都认为DES并不是真的很安全。事实上，即使不采用智能的方法，随着快速、高度并行的处理器的出现，强制破解DES也是可能的。“公开密钥”加密方法使得DES以及类似的传统加密技术过时了。公开密钥加密方法中，加密算法和加密密钥都是公开的，任何人都可将明文转换成密文。但是相应的解密密钥是保密的（公开密钥方法包括两个密钥，分别用于加密和解密），而且无法从加密密钥推导出，因此，即使是加密者若未被授权也无法执行相应的解密。

2 加密的技术种类

2.1 对称加密技术

对称加密采用了对称密码编码技术，它的特点是文件加密和解密使用相同的密钥，即加密密钥也可以用作解密密钥，这种方法在密码学中叫做对称加密算法，对称加密算法使用起来简单快捷，密钥较短，且破译困难，除了数据加密标准（DES），另一个对称密钥加密系统是国际数据加密算法（IDEA），它比DES的加密性好，而且对计算机功能要求也没有那么高。

2.2 非对称加密技术

美国著名学者为解决信息公开传送和密钥管理问题，提出一种新的密钥交换协议，允许在不安全的媒体上的通讯双方交换信息，安全地达成一致的密钥，这就是“公开密钥系统”。相对于“对称加密算法”这种方法也叫做“非对称加密算法”。与对称加密算法不同，非对称加密算法需要两个密钥：公开密钥和私有密。公开密钥与私有密钥是一对，如果用公开密钥对数据进行加密，只有用对应的私有密钥才能解密；如果用私有密钥对数据进行加密，那么只有用对应的公开密钥才能解密。因为加密和解密使用的是两个不同的密钥，所以这种算法叫作非对称加密算法。

从密码学的角度来讨论数据安全问题，计算机密码学是一种新型科学，它是随着计算机和科学技术的发展和进步产生和发展的，加上它的应用前景广泛，可以在国家和企业等相关领域起到保密的作用，现如今，计算机在人们日常生活中普及很广，例如，在大学校园里，我们可以随时看到同学们手提笔记本走在校园小路上，即使是在课堂上，也不乏网上学习，可以随时记录老师讲的重点。而且，学校也鼓励学生网上学习，网上上交资料。所以，计算机普及范围广也为密码学的发展和应用提供了条件。在现代化和信息化越来越普遍的新时代，几乎人人手中都持有银行卡或者电话，这就使得密码的应用成为现实，人们生活在信息世界里，个人信息和隐私要得到充分的保证，密码必须成为一种保证，银行、政府和个人都需要努力，为自己的利益来加固。一般来说，密码包括：明文、密文、加解密算法、加解密密钥。在普通的计算机使用中，一般会使用明钥，输出方使用正常渠道传送加密的信息，接收方在接受之后，会使用固定的密钥来解压信息，进一步整理后得到自己需要的信息。但是，在传送重要的信息时，我们要使用级别高的密钥来加密信息内容，因为信息重要，一旦泄漏后就会给企业，个人甚至国家带来严重的损失，这种损失不仅是经济损失还有国家机密和整个民族的尊严造成威胁。

古典加密技术——XOR加密法。20世纪50～60年代左右，计算机的作用得到人们的关注和重视，为了减少计算机编制程序的复杂性，提高计算机的处理能力，增加计算机使用寿命，专业人员研制和制定了二进制方法，相比较十进制或者八进制等其它进制方法，二进制只有0和1两个数字，计算机编制简单，程序使用方便，人们在使用和学习时简单易学，这给计算机技术的普及提供了条件。普通的信息传送方式如图1所示：

由此可见，XOR加密法从本质上讲，就是数据流中的字符同密钥中的字符被XOR（异或）到一起以创造一个加密后的字符。数据被加密的过程同解密时一样。密钥是一个由任意的、你所希望使用的字母字符组成的字符串。它可以是任意字符长的，密钥越长，加密就越安全。

3 现代加密技术

3.1 数据加密标准DES

20世纪70年代以来，由于人们对密码的接受程度高，使得密码学得到了人们的普遍认可，为现代密码学的开创打开了大门。具有代表意义的是1975年3月，IBM公司公开发表了DES；1977年，美国国家标准局宣布DES作为国家标准用于非国家保密机关，开创了公开全部密码算法的先例。现在它已成为世界上最广泛使用的加密方法之一。

3.2 公开密钥密码体制RSA

RSA公钥密码算法是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法，它易于理解和操作。虽然公开了加密密钥，但要想求得其逆元素（解密密钥），必须对大数进行因子分解，数越大因子分解越难，故它的安全性得以保障。正是基于这种理论，在公开密钥密码体制下，加密密钥不等于解密密钥。加密密钥可对外公开，使任何用户都可将传送给此用户的信息用公开密钥加密发送，而该用户唯一保存的私人密钥是保密的，也只有它能将密文复原、解密。

4 加解密方法的实现

现代加解密算法如DES和RSA等过于复杂，且运算速度慢，特别是它的移位操作，对于VB等这样的高级语言实现起来也比较困难。而一般的应用系统多用高级语言开发，如果希望加密信息和文档以使它们不能用文本编辑器和浏览器查看，那麽XOR加密法就提供了一个简单的实现方法。因此，研究简易数据加解密算法还是有相当的现实意义。一个简易的加、解密算法要求：第一，简单易学，并且具有现实可操作性；第二，低级和高级语言的编制和分类明确，有充足的依据；第三，使用时方便迅速，不受时间地点的约束；最后，信息加密后，有相应的解密技术，而且成本合理。

因此，按照以上要求，DES、RSA和XOR加密方法是现今最为通用的加密方法。但DES、RSA方法过于复杂，而XOR方法则不失为一种行之有效的简易算法。

参考文献

[1]吴业福.用VB6实现汉字的加密方法探讨[J].计算机应用研究，2001，3.

[2]卢开澄，等.计算机系统安全[M].重庆：重庆出版社，2004，5.