[发明专利]基于无理数的DES认证加密算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种加密算法，具体地说是一种基于无理数的DES认证加密算法。

背景技术

随着计算机网络的不断发展，全球信息化已成为人类发展的大趋势。但由于日益猖獗的黑客、诈骗和违约等行为所造成的网络信息安全问题，严重阻碍着网络经济的发展。因此，为了确保数据传输安全及交易安全，必须采取一系列的安全技术，如加密技术、数字签名、身份认证等。

DES算法(Data Encryption Standard)，对称算法，数据加密标准，速度较快，适用于加密大量数据的场合。密钥K＝2⁵⁶≈7×10¹⁶，Diffie和Hellman指出，如果设计一种1μs可以核算一个密钥的超大规模集成片，那么它在一天内可以核算8.64×10¹⁰个密钥。如果由一个百万个这样的集成片构成专用机，那么它可以在不到一天的时间内用穷举法破译DES密码。他们曾于1977年估计：这种专用机的造价约为两千万美元。

目前最强大的超级计算机是IBM的蓝色基因，IBM耗费了5年的时间以及1亿美元的成本开发出了Blue Gene超级计算机系统，它拥有65536个双核心处理器，峰值运算性能达到367TFlops。即367×10¹²的计算能力，能以接近每秒千万亿次运算的速度连续运行，该系统的计算能力超过家用电脑的10万倍，售价150万美元。那么它可以在3分钟时间内用穷举法破译DES密码。因此，当出现超高速计算机后，人们可考虑把DES密钥的长度再增长一些，以此来达到更高的保密程度。因此出现了3DES算法。

3DES算法，是基于DES的对称算法，对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密，强度更高；无论从理论上还是实践上，都是一种比较安全的加密算法。虽然利用穷举攻击，该算法最终可以破译，但需要2¹¹²≈5×10³³次穷举，使用当今最强大的超级计算机，也需要1.5×10¹⁴天，因此，所花费的代价实在太大，可以说得不偿失。相对来说，3DES算法是一种比较安全的加密算法，但是时间开销将是DES算法的三倍。但是3DES算法不能解决信息传输过程中面临的信息完整性，身份认证以及防抵赖性等问题。

模的幂运算和逆运算可以实现数字签名和身份认证的作用，并且在不断的研究和实践中，发现目前只有两种类型的公钥系统是安全实用的，即基于大因数分解困难问题的密码体制与基于离散对数困难问题的密码体制，比如RSA算法。但是，大整数的乘幂和求模等多倍字长的处理速度很慢，非常不适合于大量数据的加密。

发明内容

为了保证数据的完整性，克服密钥空间太小的问题，本发明的目的是提供一种基于无理数的DES认证加密算法，该算法利用公钥加密算法RSA对无理数密钥初始值进行加密，利用无理数的伪混沌特性，对数据加密标准DES的密钥空间进行扩展，保证了数据是完整性，并且能够防止信息被篡改。其中，RSA是一个支持变长密钥的公共密钥算法，需要加密的文件块的长度也是可变的，为非对称算法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种基于无理数的DES认证加密算法，该算法对64位信息进行加密，加密和解密使用的为同一种算法，解密密钥与加密所用的密钥相同，其特征在于：该算法利用无理数的无限不循环的伪混沌特性，对数据加密标准DES的密钥空间进行扩展；利用公钥加密算法对无理数初始值进行加密，增加子密钥产生的随机性，使得每一组的16次迭代所使用的子密钥都不相同，并且呈现伪随机变化；具体步骤如下：

利用无理数的伪混沌特性对密钥空间进行扩展，64位密钥在产生子密钥之前就先进行无理数控制的异或处理，使得密钥本身并不直接参加子密钥的产生，增加了子密钥产生的随机性，使得每一组的16次迭代所使用的子密钥都不相同，并且呈现伪随机变化；

本发明将混沌转变成数字序列后，该序列类似于无理数，是一种非周期无限长的数字序列。

本发明将明文序列划分成等长的分组，对每一组用相同的加密算法和不同的密钥进行加密；加密后的分组长度和明文分组长度相同，不会增加冗余信息，适合大批量数据的加密并，保证了数据的完整性。