探討組合加密算法在IM中的應用

由于IM系統的文件傳輸采取了P2P模式，它可以將文件作為附件通過點對點方式傳送，而繞過網絡周邊安全防御設備。由于點對點隧道直接傳至桌面計算機，因此受感染的文件借即時通信系統就能繞過防病毒網關的掃描，各種病毒如蠕蟲、特洛伊木馬等可以借此輕松地進入網絡，很多被病毒感染的文件則可能利用即時通信系統進行傳播。

攻擊者也可以用緩沖區溢出、拒絕服務等攻擊方式，通過IM系統的安全漏洞對整個網絡系統進行攻擊或傳播病毒。

4、主流的加密算法介紹

4.1 對稱加密：DES算法

DES即數據加密標準，這種加密算法是由IBM研究提出來的，是一種分組密碼，它用于對64比特的數據進行加密和解密。DES算法所用的密鑰也是64比特，但由于其中包含了8個比特的奇偶校驗位，因而實際的密鑰長度是56比特。DES算法多次組合替代算法和換位算法，利用分散和錯亂的相互作用，把明文編制成密碼強度很高的密文。DES算法的加密和解密的流程是完全相同的，區別僅僅是加密與解密使用子密鑰序列的順序正好相反n1。DES算法屬于對稱加密算法，即加密和解密共享同一個密鑰，主要用于解決數據機密性問題。

4.2 公開密鑰算法：RSA算法

RSA算法作為惟一被廣泛接受并實現的通用公共密鑰加密方法，是眾多闡述非對稱密碼體制的算法中最具代表性的，幾乎成了公開密鑰密碼學的同義詞。它是麻省理工大學的Rivest，Shamir和Adleman（RSA算法即為三人名字的縮寫）于1977年研制并于1978年首次發表的一種算法。該算法的數學基礎是數論的歐拉定理，它的安全性依賴于大數的因子分解的困難性，該算法至今仍沒有發現嚴重的安全漏洞。RSA使用兩個密鑰，一個是公鑰(PubHc Key)，另一個是私鑰(Private Key)加密時把明文分戍塊，塊的大小可變，但不超過密鑰的長度。RSA把明文塊轉化為與密鑰長度相同的密文。其算法如下：

首先選擇兩個相異大質數p、q，計算n=pq，取小于n的數e與（p-l）(q-l)互質。根據給定的e，再選擇d滿足ed除以z的模余數是1（即滿足ed mod (p-l)(q-l)=1），根據歐幾里得算法(a=bn+c，則a與b的最大公因子就等于b與c的最大公因子)，這樣的d-定可以找到。這樣數對(n，e)為公鑰，數對(n，d)為私鑰在編碼時，假設資料為A，將其分戍等長數據N塊，每塊為nKn。計算C=llle mod n，則c就是編碼后的資料。至于解碼，取III=Cd mod n。黑客攻擊時怨得到e，這樣就必須對n進行因式分解，選擇足夠大的質數p、q便能阻止分解因式。
對于p、q的選擇，一般來說是足夠大的素數，對于大數，并沒有一個確定的界限，因為隨著計算機技術的發展，破解能力正在逐步增強（根據摩爾定理計算能力18個月就翻一番）。RSA實驗室的建議是，安全性要求相對較低時，p和q的乘積達到768位；安全性要求相對較高時，乘積達到1024位以上。

RSA算法還可以用于“數字簽名”，即用私鑰進行加密，公鑰來解密。

4.3 Hash算法：MD5算法

MD5算法并不是加密算法，但卻能形成信息的數字“指紋”，主要用途是確保數據沒有被篡改或變化過，以保證數據的完整性。MD5算法有三個特性：

1）能處理任意大小的信息，并生成固定長度128位的信息摘要；
2）具有不可預見性，信息摘要的大小與原始信息的大小沒有任何聯系，原信息的每一個微小變化都會對信息摘要產生很大的影響；
3）具有不可逆性，沒有辦法通過信息摘要直接恢復原信息。

5、應用探討：組合加密算法實現即時通信系統的認證模型

本文綜合利用以上算法的優點，在IM系統中建立以下消息發送模型，以解決IM系統所面臨的信息竊取、篡改、偽造等安全問題。模型中用戶A和B為IM系統的客戶端，用戶A和B之間彼此擁有對方的公鑰或數字證書，A向B發送消息，其全過程如圖1所示。

對于IM系統中蠕蟲病毒感染安全問題的處理，通過以下模型進行處理，如圖2所示。

6、應用探討：組合加密算法實現即時通信系統的通信模型

按照以上加密認證模型，建立如圖3所示的安全即時通信系統的實現模型，該模型包含兩個層次的認證，一是服務器與客戶機之間的雙向認證，二是客戶機與客戶機之間的雙向認證，即在兩端連接發送數據之前，必須協商并交換密鑰信息。服務器作為自簽署證書的CA認證中心，認證的所采用的密碼技術極為公開密密鑰技術。

模型中的公開密鑰技術充當了加密共享密鑰和數字簽名的作用，以解決服務器與客戶機、客戶機與客戶機之間的身份鑒別和客戶機之間進行數據通信的密鑰傳輸問題。在Java密碼術體系結構中，密鑰生成和操作可以使用keytool程序來執行。

7、應用探討：組合加密算法應用模型的安全性及效率分析

在以上模型中，利用對稱加密算法處理消息、文件的加密，以解決信息、文件傳送的機密性問題，具有加密速度快的特點；用公開密鑰算法的加密技術解決了對稱密鑰在網絡中明文傳輸問題；用Hash算法計算出摘要，再通過公開密鑰算法的數字簽名技術對摘要進行簽名，既提高了效率，又保證了信息文件傳輸的鑒別和不可否認性；在文件處理過程中，通過病毒掃面和組合加密雙重處理，減少了網絡中文件傳輸病毒蠕蟲感染的幾率。