基于RSA的分布式密钥托管算法研究.doc

摘要随着国内电子政务、电子商务和计算机技术的快速发展,计算机成为信息加工、信息传递、信息保存的主要工具,互联网则成为信息获取和信息发布的重要渠道,信息传播及扩散的速度得到了极大的提升。信息安全问题也越来越得到国家、机构、个人的重视,对敏感信息进行加密处理是信息保护的主要手段。为电子政务和电子商务起到信息安全保护的公钥设施越来越受到关注，而这些公钥基础设施在运行和正常工作的进行中,也有很大几率沦为不法分子的犯罪工具。为了降低这种风险,人们引出了密钥托管的概念。在多种密钥托管方案的算法实现上，RSA密码算法以良好的安全性，易实现性和易懂性而被广泛应用。RSA算法是目前使用最广泛的一种密码体制，也是一种公钥密码体制。但由于RSA算法的破解困难性是基于大素数分解，因此基于防止各种各样的破解、攻击,RSA算法的大整数模长在不断的增长，同时，RSA算法的大部分数学运算都是基于大整数的模幂和模乘,因此RSA算法的运行速度较慢成为了RSA算法的一个显著特点。另外随着各种各样的攻击手段的多样化,RSA算法在安全性上也受到了极大的冲击。RSA密码体制在理论上来说是非常安全的,但是，由于在实际应用过程中,具体的每一个RSA密码系统都是不一样的,每一个系统的详细设计都有着自己的不同要求,或是对速度的要求,或是对安全性的要求。要求不同，系统设置也就不一样。标准的RSA算法的加密操作指令流和解密操作指令流很难被分解为多个活动序列,从而达到并列开发的目的。对RSA算法进行的完善改造操作，在加密过程中要进行bxk+l次模幂操作，而在解密过程中要进行bxk次模幂操作。通过这样的改进，RSA算法的操作方式被规范化，即将RSA算法模幂操作分步进行，减少模幂位数，提高了RSA算法的解密机动性。同时对RSA算法加密和解密过程所使用的单个命令流加以规范，是的RSA算法加密方和解密更能快速的进行，进而提高RSA密码的适用性。RSA密码加密模式中各个加密操作和解密操作的数据载入都是互不相关的，由此，数据载入的相互独立为数据活动分解打下了基础，从而让数据单元进行的加密与解密的分别进行提供可能。本论文的研究目标是为提升RSA密码算法解密性能做出贡献，通过针对分布式密钥托管方案中的多素数RSA算法在进行解密和数字签名时需要进行多次大数的模幂、模乘运算,特别当RSA密钥强度较高时,性能受限尤为突出等问题，从RSA密码算法的数学基础出发，研究分析改进的多素数RSA算法——EAMRSA算法，旨在提高分布式密钥托管方案中多素数RSA算法的解密性能，进一步保障信息安全性。关键词:密钥托管；公钥密码体制;多素数RSA密码体制;EAMRSA算法；解密性能第一章绪论1.1研究背景21世纪是信息化的时代，信息已成为了一种非常重要的国家战略资源,信息的获取、处理以及安全保障能力成为一个国家综合国力的重要组成部分。信息安全离不开密码学，而秘钥安全是密码学研究的一个重要组成部分。密钥托管研究为解决这个问题应运而生。密钥托管可以这样简单地理解，将客户的密钥托付给合法的第三方进行合法托管,为让其便于利用得到的密钥以及解密双方通信的内容,以达到通信双方监视监管的目的。以此所述,合法的第三方的为政府部门以及法律执行部门等。密钥托管为之一个最简单简洁的方法就是由一个(或多个)可信认的国家政府相关代理机构为个人以及保管密钥。密钥托管的研究领域非常广范,但首先必须要解决的问题却是密钥的安全托管问题。即在用户使用过程中密钥的丢失或损坏,或者在用户需要密钥而拿不到时,执行掌管密钥托管系统中的密钥恢复功能,可以安全有效的得到用户所需要的密钥或者相关信息。目前有关于密钥托管的算法应用非常之多，其中公钥密码体制是目前一种国际上公认的较为理想的密码体制。在信息安全体系运用中,算法选择方面一般都会采用公开形式的密码算法标准,公开形式的密码算法标准的安全性已经是经过了较长时间的论证与考验。。也同样是目前网络上进行保密通讯最为之有效的安全算法。RSA算法是基于数论中的大素数分解的难解问题[1],RSA的密码体制也是是采用的足够大的整数作为模数。基本理论是靠因子分解越困难,密码就较之越难以破解,当然同时加密安全度也就相对越高[2]。目前由于计算机分解大整数的能力表现为日益增强,因此为了保证RSA密码算法的安全性就相对应要增加模长。同时大整数的分解问题运用了大量的模乘以及模幂运算而在数学运算中这两种运算方式的时间都相对比较长,因此RSA的密码体制有较为显著的缺点那就是运算效率低下,运算时间过长等缺点。另外，RSA的密码算法模数位数的变大,需要进行更大位数的模幂运算,也耗费更多的计算时间以及资源,限制了RSA密码算法的性能。总之,关于快速有效实现RSA密码算法的研究对于提升当前密钥托管的服务质量以及用于保障信息安全都有之非常重要的理论意义以