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加密算法概念界定

keros@mark 2022-10-25 资讯中心

本篇文章给大家谈谈加密算法概念界定以及对应的知识点,希望对各位有所帮助。

本文目录一览

密钥是什么,什么是加密算法?

1密钥是一种参数,它是在明文转换为密文或将密文转换为明文的算法中输入的参数。密钥分为对称密钥与非对称密钥.

2数据加密的基本过程就是对原来为明文的文件或数据按某种算法进行处理,使其成为不可读的一段代码,通常称为“密文”,使其只能在输入相应的密钥之后才能显示出本来内容,通过这样的途径来达到保护数据不被非法人窃取、阅读的目的。 该过程的逆过程为解密,即将该编码信息转化为其原来数据的过程。

每次发数据给对方的时候都会用自己的私钥加密,私钥和公钥是对应匹配的,公钥是公开大家知道的,私钥是自己的,相当于我们的签名别人盗版不了。对方收到数据之后用公钥解密就能得到数据。再用公钥和私钥设计具体的办法就能处理好让别人不能窥探数据 。

高中生如何理解比特币加密算法

加密算法是数字货币的基石,比特币的公钥体系采用椭圆曲线算法来保证交易的安全性。这是因为要攻破椭圆曲线加密就要面对离散对数难题,目前为止还没有找到在多项式时间内解决的办法,在算法所用的空间足够大的情况下,被认为是安全的。本文不涉及高深的数学理论,希望高中生都能看懂。

密码学具有久远的历史,几乎人人都可以构造出加解密的方法,比如说简单地循环移位。古老或简单的方法需要保密加密算法和秘钥。但是从历史上长期的攻防斗争来看,基于加密方式的保密并不可靠,同时,长期以来,秘钥的传递也是一个很大的问题,往往面临秘钥泄漏或遭遇中间人攻击的风险。

上世纪70年代,密码学迎来了突破。Ralph C. Merkle在1974年首先提出非对称加密的思想,两年以后,Whitfield Diffie和Whitfield Diffie两位学者以单向函数和单向暗门函数为基础提出了具体的思路。随后,大量的研究和算法涌现,其中最为著名的就是RSA算法和一系列的椭圆曲线算法。

无论哪一种算法,都是站在前人的肩膀之上,主要以素数为研究对象的数论的发展,群论和有限域理论为基础。内容加密的秘钥不再需要传递,而是通过运算产生,这样,即使在不安全的网络中进行通信也是安全的。密文的破解依赖于秘钥的破解,但秘钥的破解面临难题,对于RSA算法,这个难题是大数因式分解,对于椭圆曲线算法,这个难题是类离散对数求解。两者在目前都没有多项式时间内的解决办法,也就是说,当位数增多时,难度差不多时指数级上升的。

那么加解密如何在公私钥体系中进行的呢?一句话,通过在一个有限域内的运算进行,这是因为加解密都必须是精确的。一个有限域就是一个具有有限个元素的集合。加密就是在把其中一个元素映射到另一个元素,而解密就是再做一次映射。而有限域的构成与素数的性质有关。

前段时间,黎曼猜想(与素数定理关系密切)被热炒的时候,有一位区块链项目的技术总监说椭圆曲线算法与素数无关,不受黎曼猜想证明的影响,就完全是瞎说了。可见区块链项目内鱼龙混杂,确实需要好好洗洗。

比特币及多数区块链项目采用的公钥体系都是椭圆曲线算法,而非RSA。而介绍椭圆曲线算法之前,了解一下离散对数问题对其安全性的理解很有帮助。

先来看一下 费马小定理 :

原根 定义:

设(a, p)=1 (a与p互素),满足

的最下正整数 l,叫作a模p的阶,模p阶为(最大值)p-1的整数a叫作模p的原根。

两个定理:

基于此,我们可以看到,{1, 2, 3, … p-1} 就是一个有限域,而且定义运算 gi (mod p), 落在这个有限域内,同时,当i取0~p-2的不同数时,运算结果不同。这和我们在高中学到的求幂基本上是一样的,只不过加了一层求模运算而已。

另一点需要说明的是,g的指数可以不限于0~p-2, 其实可以是所有自然数,但是由于

所以,所有的函数值都是在有限域内,而且是连续循环的。

离散对数定义:

设g为模p的原根,(a,p) = 1,

我们称 i 为a(对于模p的原根g)的指数,表示成:

这里ind 就是 index的前3个字母。

这个定义是不是和log的定义很像?其实这也就是我们高中学到的对数定义的扩展,只不过现在应用到一个有限域上。

但是,这与实数域上的对数计算不同,实数域是一个连续空间,其上的对数计算有公式和规律可循,但往往很难做到精确。我们的加密体系里需要精确,但是在一个有限域上的运算极为困难,当你知道幂值a和对数底g,求其离散对数值i非常困难。

当选择的素数P足够大时,求i在时间上和运算量上变得不可能。因此我们可以说i是不能被计算出来的,也就是说是安全的,不能被破解的。

比特币的椭圆曲线算法具体而言采用的是 secp256k1算法。网上关于椭圆曲线算法的介绍很多,这里不做详细阐述,大家只要知道其实它是一个三次曲线(不是一个椭圆函数),定义如下:

那么这里有参数a, b;取值不同,椭圆曲线也就不同,当然x, y 这里定义在实数域上,在密码体系里是行不通的,真正采用的时候,x, y要定义在一个有限域上,都是自然数,而且小于一个素数P。那么当这个椭圆曲线定义好后,它反应在坐标系中就是一些离散的点,一点也不像曲线。但是,在设定的有限域上,其各种运算是完备的。也就是说,能够通过加密运算找到对应的点,通过解密运算得到加密前的点。

同时,与前面讲到的离散对数问题一样,我们希望在这个椭圆曲线的离散点阵中找到一个有限的子群,其具有我们前面提到的遍历和循环性质。而我们的所有计算将使用这个子群。这样就建立好了我们需要的一个有限域。那么这里就需要子群的阶(一个素数n)和在子群中的基点G(一个坐标,它通过加法运算可以遍历n阶子群)。

根据上面的描述,我们知道椭圆曲线的定义包含一个五元祖(P, a, b, G, n, h);具体的定义和概念如下:

P: 一个大素数,用来定义椭圆曲线的有限域(群)

a, b: 椭圆曲线的参数,定义椭圆曲线函数

G: 循环子群中的基点,运算的基础

n: 循环子群的阶(另一个大素数, P )

h:子群的相关因子,也即群的阶除以子群的阶的整数部分。

好了,是时候来看一下比特币的椭圆曲线算法是一个怎样的椭圆曲线了。简单地说,就是上述参数取以下值的椭圆曲线:

椭圆曲线定义了加法,其定义是两个点相连,交与图像的第三点的关于x轴的对称点为两个点的和。网上这部分内容已经有很多,这里不就其细节进行阐述。

但细心的同学可能有个疑问,离散对数问题的难题表现在求幂容易,但求其指数非常难,然而,椭圆曲线算法中,没有求幂,只有求乘积。这怎么体现的是离散对数问题呢?

其实,这是一个定义问题,最初椭圆曲线算法定义的时候把这种运算定义为求和,但是,你只要把这种运算定义为求积,整个体系也是没有问题的。而且如果定义为求积,你会发现所有的操作形式上和离散对数问题一致,在有限域的选择的原则上也是一致的。所以,本质上这还是一个离散对数问题。但又不完全是简单的离散对数问题,实际上比一般的离散对数问题要难,因为这里不是简单地求数的离散对数,而是在一个自定义的计算上求类似于离散对数的值。这也是为什么椭圆曲线算法采用比RSA所需要的(一般2048位)少得多的私钥位数(256位)就非常安全了。

encryptionalgorithm加密算法的定义是什么?

是一个函数,它使用一个加密钥匙,把一条信息转化成一串不可阅读的看似随机的字符串,这个流程也是不可逆的(也就是说获得原始信息),除非是被某个也知道那把钥匙的人来操作。加密使得私密数据通过公共的因特网传输的时候不需要冒严重的被第三方知道传输的内容的风险。

智能化时代的到来涉及了各种核心算法,保护算法就能保障开发者权益,杜绝市面上各种山寨品,加密芯片恰好能起到很好的保护作用,如何选择加密芯片呢?KEROS加密芯片专注于加密领域十余年,行业首选。
1.安全性:采用国际通用aes256算法加密并同时通过KAS传送,除基本认证之外,利用2K安全EEPROM,用户可以自己管理密钥和数据,实现双重保护。
2.唯一性:以定制的方式为每一位用户单独定制“专属型号CID”,多用户之间算法不兼容,并且采用固化的方法直接将算法固化到晶圆上而无需烧入。
3.序列号:每颗芯片制造生产时具有5字节全球唯一SN序列号,每颗芯片SN都不会重复。
4.防抄特性:每颗芯片都有自己独特的密钥系统,破解单颗芯片只对这颗芯片对应的产品有效,对整个同类型的产品是无效的,依旧无法通过验证。而且KEROS采用ASIC方法设计,芯片内为纯逻辑电路,封装内有40多层逻辑电路整合了10万多个逻辑门,爆力刨片破解难度可想而知。
5.安全存储:用户可以将保密数据加密之后安全的存放到EEPROM中。加密算法概念界定的介绍就聊到这里吧,感谢你花时间阅读本站内容。

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