数据加密模式
１ 数据加密原理
１．１数据加密
在计算机上实现的数据加密，其加密或解密变换是由密钥控制实现的。密钥（Ｋｅｙｗｏｒｄ）是用户按照一种密码体制随机选取，它通常是一随机字符串，是控制明文和密文变换的唯一参数。
例：明文为字符串：
ＡＳ ＫＩＮＧＦＩＳＨＥＲＳ ＣＡＴＣＨ ＦＩＲＥ
（为简便起见，假定所处理的数据字符仅为大写字母和空格符）。
假定密钥为字符串： ＥＬＩＯＴ
加密算法为：
（１）将明文划分成多个密钥字符串长度大小的块（空格符以″＋″表示）
ＡＳ＋ＫＩ ＮＧＦＩＳ ＨＥＲＳ＋ ＣＡＴＣＨ ＋ＦＩＲＥ
（２）用００～２６范围的整数取代明文的每个字符，空格符＝００，Ａ＝０１，．．．，Ｚ＝２６：
０１１９００１１０９ １４０７０６０９１９ ０８０５１８１９００ ０３０１２００３０８ ０００６０９１８０５
（３） 与步骤２一样对密钥的每个字符进行取代：
０５１２０９１５２０
（４） 对明文的每个块，将其每个字符用对应的整数编码与密钥中相应位置的字符的整数编码的和模２７后的值取代：
（５） 将步骤４的结果中的整数编码再用其等价字符替换：
ＦＤＩＺＢ ＳＳＯＸＬ ＭＱ＋ＧＴ ＨＭＢＲＡ ＥＲＲＦＹ
理想的情况是采用的加密模式使得攻击者为了破解所付出的代价应远远超过其所获得的利益。实际上，该目的适用于所有的安全性措施。这种加密模式的可接受的最终目标是：即使是该模式的发明者也无法通过相匹配的明文和密文获得密钥，从而也无法破解密文。
１．２数字签名
密码技术除了提供信息的加密解密外，还提供对信息来源的鉴别、保证信息的完整和不可否认等功能，而这三种功能都是通过数字签名实现。
数字签名是涉及签名信息和签名人私匙的计算结果。首先，签名人的软件对发送信息进行散列函数运算后，生成信息摘要（ｍｅｓｓａｇｅ ｄｉｇｅｓｔ）－－这段信息所特有的长度固定的信息表示，然后，软件使用签名人的私匙对摘要进行解密，将结果连同信息和签名人的数字证书一同传送给预定的接收者。而接收者的软件会对收到的信息生成信息摘要（使用同样的散列函数），并使用签名人的公匙对签名人生成的摘要进行解密。接收者的软件也可以加以配置，验证签名人证书的真伪，确保证书是由可信赖的ＣＡ颁发，而且没有被ＣＡ吊销。如两个摘要一样，就表明接收者成功核实了数字签名。
２ 加密体制及比较
根据密钥类型不同将现代密码技术分为两类：一类是对称加密（秘密钥匙加密）系统，另一类是公开密钥加密（非对称加密）系统。
２．１对称密码加密系统
对称钥匙加密系统是加密和解密均采用同一把秘密钥匙，而且通信双方都必须获得这把钥匙，保持钥匙的秘密。
对称密码系统的安全性依赖于以下两个因素。第一，加密算法必须是足够强的，仅仅基于密文本身去解密信息在实践上是不可能的；第二，加密方法的安全性依赖于密钥的秘密性，而不是算法的秘密性。因为算法不需要保密，所以制造商可以开发出低成本的芯片以实现数据加密。这些芯片有着广泛的应用，适合于大规模生产。
对称加密系统最大的问题是密钥的分发和管理非常复杂、代价高昂。比如对于具有ｎ个用户的网络，需要ｎ（ｎ－１）／２个密钥，在用户群不是很大的情况下，对称加密系统是有效的。但是对于大型网络，当用户群很大，分布很广时，密钥的分配和保存就成了大问题。对称加密算法另一个缺点是不能实现数字签名。
对称加密系统最著名的是美国数据加密标准ＤＥＳ、ＡＥＳ（高级加密标准）和欧洲数据加密标准ＩＤＥＡ。１９７７年美国国家标准局正式公布实施了美国的数据加密标准ＤＥＳ，公开它的加密算法，并批准用于非机密单位和商业上的保密通信。ＤＥＳ成为全世界使用最广泛的加密标准。
但是，经过２０多年的使用，已经发现ＤＥＳ很多不足之处，对ＤＥＳ的破解方法也日趋有效。ＡＥＳ将会替代ＤＥＳ成为新一代加密标准。ＤＥＳ具有这样的特性，其解密算法与加密算法相同，除了密钥Ｋｅｙ的施加顺序相反以外。
２．２ 公钥密码加密系统
公开密钥加密系统采用的加密钥匙（公钥）和解密钥匙（私钥）是不同的。由于加密钥匙是公开的，密钥的分配和管理就很简单，比如对于具有ｎ个用户的网络，仅需要２ｎ个密钥。公开密钥加密系统还能够很容易地实现数字签名。因此，最适合于电子商务应用需要。在实际应用中，公开密钥加密系统并没有完全取代对称密钥加密系统，这是因为公开密钥加密系统是基于尖端的数学难题，计算非常复杂，它的安全性更高，但它实现速度却远赶不上对称密钥加密系统。在实际应用中可利用二者的各自优点，采用对称加密系统加密文件，采用公开密钥加密系统加密″加密文件″的密钥（会话密钥），这就是混合加密系统，它较好地解决了运算速度问题和密钥分配管理问题。
根据所基于的数学难题来分类，有以下三类系统目前被认为是安全和有效的：大整数因子分解系统（代表性的有ＲＳＡ）、椭圆曲线离散对数系统（ＥＣＣ）和离散对数系统（代表性的有ＤＳＡ）。
当前最著名、应用最广泛的公钥系统ＲＳＡ是由Ｒｉｖｅｔ、Ｓｈａｍｉｒ、Ａｄｅｌｍａｎ提出的（简称为ＲＳＡ系统），它加密算法使用了两个非常大的素数来产生公钥和私钥。现实中加密算法都基于ＲＳＡ加密算法。ｐｇｐ算法（以及大多数基于ＲＳＡ算法的加密方法）使用公钥来加密一个对称加密算法的密钥，然后再利用一个快速的对称加密算法来加密数据。这个对称算法的密钥是随机产生的，是保密的，因此，得到这个密钥的唯一方法就是使用私钥来解密。
ＲＳＡ方法的优点主要在于原理简单，易于使用。随着分解大整数方法的进步及完善、计算机速度的提高以及计算机网络的发展（可以使用成千上万台机器同时进行大整数分解），作为ＲＳＡ加解密安全保障的大整数要求越来越大。为了保证ＲＳＡ使用的安全性，其密钥的位数一直在增加，比如，目前一般认为ＲＳＡ需要１０２４位以上的字长才有安全保障。但是，密钥长度的增加导致了其加解密的速度大为降低，硬件实现也变得越来越难以忍受，这对使用ＲＳＡ的应用带来了很重的负担，对进行大量安全交易的电子商务更是如此，从而使得其应用范围越来越受到制约。
ＤＳＡ（ＤａｔａＳｉｇｎａｔｕｒｅＡｌｇｏｒｉｔｈｍ）是基于离散对数问题的数字签名标准，它仅提供数字签名，不提供数据加密功能。它也是一个″非确定性的″数字签名算法，对于一个报文Ｍ，它的签名依赖于随机数ｒ ?熏 这样，相同的报文就可能会具有不同的签名。另外，在使用相同的模数时，ＤＳＡ比ＲＳＡ更慢（两者产生签名的速度相同，但验证签名时ＤＳＡ比ＲＳＡ慢１０到４０倍）。
２．３ 椭圆曲线加密算法ＥＣＣ技术优势
安全性更高、算法实现性能更好的公钥系统椭圆曲线加密算法ＥＣＣ（ＥｌｌｉｐｔｉｃＣｕｒｖｅＣｒｙｐｔｏｇｒａｐｈｙ）基于离散对数的计算困难性。