一種基于“陷門收縮”原理的公鑰算法

一種基于“陷門收縮”原理的公鑰算法

一種基于“陷門收縮”原理的公鑰算法

 

                             劉  韜

                         （合肥工業大學）

 

擇要：本文主要介紹一種基于“陷門收縮”原理的公鑰算法，給出了私有密鑰的構造方法，并對密碼長度、保密強度進行了分析。

 

關鍵詞：加密  解密

  陷門收縮 算法

 

 

1．引言

   計算機網絡技術使信息科學得到了飛速發展，同時也帶來了一系列數據安全問題，需要有高強度的加密安全措施才能保證其安全。近年來，密碼技術有著突飛猛進的發展，密碼學的研究十分活躍，出現了眾多公鑰密碼系統。本文設計了一種基于“陷門收縮”原理的一種公開密鑰密碼算法，給出了私有密鑰的構造方法，并對密碼長度、保密強度進行了分析。

 

2．設計思想

   根據

Merkle和Hellman提出的經典陷門收縮算法的基本思想，“背包問題”在不知道“陷門信息”的情況下是難以計算求解的，如果知道了“陷門信息”，則求解就變得容易了。

    本文算法的私有密鑰(解密密鑰)是在數論的“陷門收縮”理論基礎上由隨機產生加復雜構造而生成，符合“收縮”計算規律，并利用陷門原理，由私有密鑰導出公有密鑰(加密密鑰)。加密時根據公有密鑰由明碼導出密碼；解密時，利用陷門原理，由密碼及關鍵數導出中間密碼，并根據私有密鑰收縮求出明碼。

    本算法的一般數學描述為：

    設X為明碼

     

為密碼

      為中間密碼

      為公有密鑰 (公開)

      為私有密鑰 (保密)

    加密過程：

    解密過程：①

              ②

    在密碼分析的攻擊中，密鑰占有極其重要的地位，由于公開密鑰密碼體制自身的特點，私有密鑰的設計成為該密碼體制中的關鍵技術。本文所述的關鍵是以“陷門收縮”理論為基礎構造產生出符合收縮計算規律的私有密鑰。私有密鑰的構造產生方法，體現了本算法的特點，使該算法具有較高的保密強度。

 

3．本算法的原理與方法

3.1  算法中用到的一些變量及私有密鑰的構造原理

(1)設要求加密的數據為X(明文)，即

  

 ,   ∈(0，1)

    (2)關鍵數據r，t，s滿足

      ①(r，t)＝1

      ②

r>t

      ③t·s(mod  r)＝1

    (3)設計構造一組私有密鑰(解密密鑰) 使其滿足

      ① , 

=2，3，…，64

      ②r>

    算法中應將r，s，t， 私有保存。

    (4)求一組加密密鑰  (公開)，使其滿足

          ·t(mod  r)

3.2  加密過程

           密文：

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