通信中的数据加密方案研究

论文总字数：12187字

摘 要

通信网络中的数据加密是现代通信传播中的重要环节。它运用了通信技术物理手段和密码学中的编码加密手段，对传播中的信息进行有效的保护。与通信技术相比，通信中数据加密的实现更依赖于现代密码学。本论文主要介绍现代密码学的基本知识、不同的加密体制对数据加密的应用，以及数据加密对通信技术的要求，深入分析了RSA算法的原理并提出了自己改进方法。文末，作者结合当今现状，提出了对未来通信网络中加密技术发展方向的个人见解。

关键词：通信技术，密码学，数据加密

Abstract：Data encryption is one of the most important sections of communication network.It applies physical method and encryption method to protect transferring information effectively.Compared to communication technology,data encryption relies more on modern cryptography. This article will introduce basic knowledge of modern cryptography,different encryption applications of cryptography systems, requirements of data encryption on communication technology and deeply analysis on RSA Arithmetic with one"s own improvements.In the end of this article,personal viewpoints of directions of encryption techniques on communication technology are referred.

Keywords：communication technology，cryptography，data encryption

目录

1、绪论 4

1.1、网络信息安全概述 4

1.2、通信技术与网络信息安全 4

1.3、密码学与网络信息安全 4

2、现代密码学 4

2.1、密码学的数学基础 4

2.2、对称密码 5

2.3、分组密码体制 5

2.4、DES数据加密 5

2.5、AES数据加密 7

2.6、序列密码 9

2.7、非对称密码 9

2.8、椭圆密码体制ECC 9

3、通信技术基本概念 11

3.1、保密数字通信系统 11

3.2、保密数字通信系统的要求 12

4、RSA算法的深入研究 12

4.1、RSA简述 12

4.2、RSA算法的原理 12

4.3、RSA算法的实现 13

4.4、推荐RSA算法的原因 16

4.5、对RSA运算速度的改进 16

5、结论 18

6、参考文献 19

7、致谢 20

1 绪论

通信中的数据加密是通过软硬件的结合，以更安全的传输途径和更复杂的加密方式来实现的。在现实应用中，由于通信技术的日渐成熟，通信中的数据加密更依赖于现代密码学的发展。

1.1 网络信息安全概述

网络中存储和传输着大量的敏感数据，包括政府决策、商业机密、能源数据、科研数据等。由于敏感数据自身具有巨大的价值，所以在网络中存储和传递的过程中敏感数据难免会遭受各种主动或被动的攻击。同时，自然灾害，人为破坏等方面也考验着通信实体。网络信息安全关系着国家安全，社会和谐，也关系着公共或私人财产的安全和隐私安全。因此，保证通信中的数据安全必须有一套完善的方案。

1.2 通信技术与网络信息安全

信息传输与存储的载体是通信系统。信息的传输与存储依赖于通信系统的良好运行。通信技术的发展保障着信息的传输与存储，同时构建不同的通信系统不但可以提高有效性、可靠性还可以提高信息的安全性。

1.3 密码学与网络信息安全

密码技术是网络信息安全技术的关键。密码学的根本是将可读的明文变通过一定规律的转换，变成毫无头绪的乱码。随着密码学的发展，以DES、AES、RSA等为代表的数据加密算法早已广泛的运用于社会的各个环节，时刻保护着信息数据的安全。

2 现代密码学

分为加密和解密两部分。现代密码学运用数学理论和编码技术，将明文进行加密，使其成为杂乱的乱码，接受者运用密钥解开乱码恢复明文。

2.1 密码学的数学基础

密码学无论怎样的发展，都必须一一定的数学理论为基础，本段列举出一些重要的概念及公式，具体如下：

(1)欧几里德算法：A为任意的非负整数同事B为任意正整数，GCD（B,R ） = GCD（A,B），A除以B的余数叫做R。若A与B互为素数，则GCD（A,B）=1。

(2)模运算：t为正整数，u为整数，a除以n的余数r写作u mod t，有u=[u/t]×n (a mod t)。模运算是可交换、可结合、可分配的。在模运算中，若u和b同余，则u mod t=b mod t，表示为u≡b(mod t) ^[1]。

(3)费马定理：w是素数,s为正整数且无法被w整除，有s^p-1 ≡1 mod w 或者 s^-1 mod w=s^w-2 mod w 若舍去s与w互素不同的条件，则有s^w ≡s(mod w) ^[1]。

(4)欧拉定理：a与n互素且都为正整数，有a^φ(n) ≡1(mod n)。如果a为正整数并与n互素，则有a^{φ(n) 1} ≡a(mod n) 或者 a^-1 mod n=a^φ(n)-1 mod n ^[1,2]。

(5)中国剩余定理：设有正整数m₁，m₂，...，m_r两两互素，并记M = m₁×m₂×...×m_r，M_i =M/m_i，y_i = M_i^-1 mod m_i，a₁，a₂，...，a_r表示r个整数，则同余方程组x≡a₁(mod m₁);x≡a₂(mod m₂);...x≡a_r(mod m_r)在模M同余的意义下有唯一解x=∑^r_i=1a_iM_iy_i （mod M） ^[1]。

2.2 对称密码

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