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基于python的加密解密算法实现与研究

更新时间：2019-12-25 13:25:28 大小：3M 上传用户：songhuahua查看TA发布的资源 标签：python加密解密算法 下载积分：1分 评价赚积分 （如何评价?） 打赏 收藏 评论(0) 举报

资料介绍

本文对重要文本信息的加密解密工作进行了研究。首先介绍了密码学技术的相关概念及其研究状况,并重点阐述了RSA算法、数据加密标准DES、BASE64的相关原理知识。基于python语言,设置上述三种算法的参数流程图,仿真实现了三种算法,并对RSA算法和DES算法进行了优化,形成新的混合算法。仿真结果表明,RSA算法因为拥有两个密钥,安全性得到保障,但是速度较慢,DES算法速度上表现出色,但是由于所有环节使用相同的密钥,容易被攻破,而新的混合算法综合他们的优缺点,既增强了安全性,又提高了算法的效率。


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科
技
TEXTILE  
REPORTS  
Technology  
基于 python 的加密解密算法实现与研究  
张芯苑  
（南京金陵科技学院，江苏南京ꢀ210000）  
摘 要ꢀ本文对重要文本信息的加密解密工作进行了研究。首先介绍了密码学技术的相关概念及其研究状况，  
并重点阐述了 RSA 算法、数据加密标准 DES、BASE64 的相关原理知识。基于 python 语言，设置上述三种算  
法的参数流程图，仿真实现了三种算法，并对 RSA 算法和 DES 算法进行了优化，形成新的混合算法。仿真结  
果表明，RSA 算法因为拥有两个密钥，安全性得到保障，但是速度较慢，DES 算法速度上表现出色，但是由于  
所有环节使用相同的密钥，容易被攻破，而新的混合算法综合他们的优缺点，既增强了安全性，又提高了算法  
的效率。  
关键词ꢀ加密解密；PYTHON；DES；RSA 算法；BASE64  
中图分类号：TU411.01  
文献标识码：A  
Implementation and research of encryption and  
decryption algorithm based on Python  
ZHANG Xin-yuan  
(JINLING INSTITUTE OF TECHNOLOGY，Jiangsu Nanjing 210000,China)  
AbstractꢀIn this paper, our intention is to realize the encryption and decryption of important text. First, we introduce  
the related concepts and research status of cryptology. Then the relevant knowledge of DES algorithm, RSA algorithm and  
BASE64 is introduced emphatically. We set parameters , draw flowchart and realize all the algorithms based on Python,and  
we optimize RSA and DES,forming a new hybrid algorithms. Simulation results indicate that two keys make RSA safer,  
but lower. And DES is impressive in the speed but have serious security flaws because of using the same key.Then the new  
hybrid algorithms combing the advantages of them,it not only enhances the security but also improves the speed.  
Key wordsꢀencryption and decryption algorithm; DES; RSA; BASE64; PYTHON  
随着信息社会的到来，利用信息资源，人们产  
生了巨大的利益，但是，多起信息泄露事故的发生，  
不得不让我们正视信息安全的考验。  
除了基本 base64 算法调用实现以外，重点在于 DES  
算法和 RSA 算法。基于 python 设计了三种算法，并  
且实现 DES 和 RSA 新的混合算法。  
目前，在网络上传输数据文件进行交流成了我  
们的习惯，便利之余，在传输过程中一些数据图像很  
有可能遭受黑客等其他一些恶意迫害者的攻击，导致  
数据误传、错传，甚至内容被修改或者被截走。网络  
密码学的诞生极大地保障了网络传输的安全性，由对  
称加密与解密算法 DES 和非对称加密算法 RSA 组成  
的数据加密的诞生极大地丰富了网络密码学的内容，  
保障了网路数据传输的安全性。  
1ꢀ加密解密基本算法及原理介绍  
1.1ꢀ密码体制的分类  
密码体制指由加密解密共同组成的信息保密机  
制，分为对称密码体制和非对称密码体制两类。  
1.1.1ꢀ对称密码体制  
对称密码体制是指加密的密钥和解密密钥用同  
一个密钥的体制，用公式表达就是：  
加密过程：C=E(M、K)  
本文中的加密与解密算法包括三种实现方式，  
投稿日期：2017-06-08  
作者简介：张芯苑（1995-)，女，汉族，本科，研究方向：电子信息。  
纺织报告 | Textile Reports  
28  
张芯苑：基于 PYTHON 的加密解密算法实现与研究  
解密过程：M=D(C、K)  
目前为止，RSA 算法是最有影响的公钥密码算  
法，能抵抗己知的几乎所有密码攻击。它功能强大，  
既能用于数据加密也能用于数字签名。RSA 算法的  
安全性主要仰仗于对一个大数进行分解问题的难解  
性，因而后文我们对实现 RSA 算法的参数的选择进  
行了重点讨论。  
其中字母的依次是：M 为明文、K 为密钥、E 为  
机制或算法、C 为密文。  
本文所需实现的第一个算法数据加密标准 DES 即  
属于对称密码体制，下一节将详细介绍 DES 算法原理。  
1.1.2ꢀ非对称密码体制  
非对称密码体制，就是是指加密和解密密钥用  
的不是同一个密钥的体制。当中需要两个密钥，称  
为公钥和私钥，两者依次对应，并且无法互相推出。  
在实践使用当中，根据需要，两个密钥分别用来加密  
和解密。  
1.3.2ꢀRSA体制的算法过程  
RSA 密码体制的实现使用了模 n 大数进行分解  
的运算，这里的 n 是两个不同的素数（即除了自己和  
1 以外不能被任何数整除的数）p 和 q 的乘积。RSA  
体制的算法具体过程如下：  
非对称密码体制中，主要的加密方法是公钥密码  
体制（Public Key Instructure）简称 PKI，PKI 算法成为  
当前信息加密技术的主流，而 PKI 的基础就是 RSA 算  
法，在后文中我们将详细论述并实现 RSA 算法。  
1.2ꢀDES算法详细原理介绍  
首先产生密钥，过程如下：  
（1）随机产生两个长度为 K/2 位的素数 P 和 Q。  
（2）计算公钥 publicKey =P*Q；（publicKey 是  
K 位的长度）。  
（3）随机产生一个加密密钥 2 ≤ keyE ≤ Φ  
（n）-1，其中 GCD[keyE，Φ（n）]=1，即 keyE 和  
1.2.1ꢀDES算法概述  
在 1977 年，DES 算法被 NBS（即美国国家标准 Φ（n）互质。  
与技术局）采用为标准，之后在产业中尤其是金融业  
注意：这是保证解密密钥 keyE×keyD mod[Φ  
中得到大力推广和使用，个人转账的信息验证等等无 （n）]=1 有解的充要条件，Φ（n）称为 n 的欧拉函数，  
不依赖它。DES 算法是分组密码的经典代表，也是  
第一个公开的算法标准，它属于对称密码算法。  
1.2.2ꢀDES算法设计思想和准则  
函数值为：Φ（n）=（P-1）×（Q-1）。  
（4） 求 解 密 密 钥 keyD=keyE-1mod（n），  
keyE-1 为解密密钥 keyD 的逆元，这个公式原方程为  
[keyE×keyD mod(n)=1]。  
DES 算法根源上来说是一种将置换、代换、移  
位多种密码技术综合运用的乘积密码。采用 Feistel  
网络结构，DES 算法以 64 位（8 byte）密钥为分组  
对数据加密，因为加密和解密过程算法相对应，架构  
也相同，只是顺序不同，因此使用同一个密钥。以加  
密过程为例，解密过程原理不再赘述。对于 64 位明  
文的加密过程如下：  
由此公钥、加密密钥和解密密钥全部产生 [6]  
接下来，对明文加密或对密文进行解密，具体  
的公式如下：  
。
（1） 加 密： C = MkeyE mod publicKey； 其 中  
M 表示明文，C 表示密文。  
（2）解密： M = CkeyD mod publicKey；其中  
M 表示明文，C 表示密文。  
（1）经过初始置换，将明文平均分成左右各 32  
位的两部分。  
1.4ꢀ其他加密解密算法  
（2）密钥与右半部分结合，再与左半部分结合  
成为新的右半部分。  
本设计中实现的其他加密解密算法为 base64 编  
码。它是我们程序开发中经常使用到的编码方法，  
DES 算法的实现也离不开它。BASE64 用 64 个可以  
打印的字符来表示对应的二进制数据，因此通常用作  
存储、传输一些二进制数据编码方法。  
（3）一开始的右半部分作为新的左部分再进行  
下一轮的轮换。  
（4）以上过程组成一轮。这种轮换要重复 16 次。  
16 轮之后 , 再进行终结置换。  
2ꢀ算法实现的仿真测试结果及结果分析  
简单来说，DES 的加密过程由加密处理、加密  
变换和子密钥生成几个部分组成。  
2.1ꢀBASE64算法仿真测试结果及分析  
1.3ꢀRSA算法详细原理介绍  
转换的时候，将三位的数据，先后放入一个 24  
位的缓冲区中，先来的占高位。数据不足 3 位的补 0。  
1.3.1ꢀRSA算法概述  
纺织报告 | Textile Reports  
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