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TEA加密算法详述

A CRYPTANALYSIS OF THE TINY

ENCRYPTION ALGORITHM

VIKRAM REDDY ANDEM

A THESIS

Submitted in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science in the

Department of Computer Science

in the Graduate School of

The University of Alabama

TUSCALOOSA, ALABAMA

2003

Submitted by Vikram Reddy Andem in partial fulfillment of the requirements for the degree of Master of Science specializing in Computer Science.

Accepted on behalf of the Faculty of the Graduate School by the thesis committee:

______________________ Kenneth G. Ricks, Ph.D. ______________________ Sibabrata Ray, Ph.D.

______________________ Randy K. Smith, Ph.D. ______________________ Phillip G. Bradford, Ph.D. Chairperson

______________________ David W. Cordes, Ph.D. Department Chairperson __________________

Date

______________________ Ronald W. Rogers, Ph.D. Dean of the Graduate School __________________

Date

ACKNOWLEDGMENTS

It is difficult to overstate my gratitude to my advisor, Dr. Phillip Bradford. With his enthusiasm, his inspiration, and his great efforts to explain things clearly and simply, he helped to make cryptography fun for me. Throughout my thesis writing period, he provided encouragement, sound advice, good teaching, good company, and lots of good ideas. I would have been lost without him.

I am very fortunate to have Dr. Randy Smith and Dr. Sibabrata Ray on my thesis committee. Their guidance and feedback were crucial to my work. I want to thank

Dr. Kenneth Ricks for serving on my thesis committee, and for providing valuable feedback.

Last and most importantly, I wish to thank my parents, Venkat Reddy Andem and Vasantha Reddy Andem. They bore me, raised me, supported me, taught me, and loved me.

CONTENTS ACKNOWLEDGMENTS (iii)

LIST OF FIGURES (vi)

ABSTRACT (viii)

1 INTRODUCTION (1)

1.1Motivation (1)

1.2State of the art (1)

1.3Preliminaries (2)

1.4Research Study (3)

1.5Organization of the Thesis (3)

2MOTIVATION FOR RESEARCH....................................................... (4)

2.1Background (4)

2.2Tiny Encryption Algorithm (4)

2.3Technique Developed by Inventors (5)

2.3.1 Encryption Routine (5)

2.3.2 Decryption Routine (9)

2.4Extensions of Tiny Encryption Algorithm (11)

2.5Block TEA (15)

3CRYPTANALYSIS (17)

3.1Attacks (18)

3.1.1Cipher text only attack (18)

3.1.2Known plaintext attack........................... . (18)

3.1.3Chosen plaintext attack (18)

3.2Differential Cryptanalysis (19)

3.3Related Key Cryptanalysis (19)

3.3.1Attack one (20)

3.3.2Attack two (20)

3.4Impossible Differential Cryptanalysis (20)

3.5Equivalent Keys (21)

3.6First Correction Made by the Designers (23)

3.7Comparison of TEA and XTEA with the Equivalent Keys (24)

3.8Second Correction Made by the Designers (24)

3.9Intermediate Cipher Text Values for Small Key Pair Differences (25)

3.10 Statistical Analysis (27)

3.11 Observations (40)

4 SUMMARY AND CONCLUSION (41)

4.1 Contributions of the Thesis (41)

4.2 Future Work (41)

REFERENCES (42)

APPENDIX IMPLEMENTATION (43)

LIST OF FIGURES

2.1Encode routine (5)

2.2The abstract structure of TEA encryption routine (6)

2.3An abstraction of i-th cycle of TEA (8)

2.4Decode routine (9)

2.5The abstract structure of TEA decryption routine (10)

2.6XTEA routine (12)

2.7An abstraction of i-th cycle of XTEA (13)

2.8Round key generation algorithm (14)

2.9Block TEA routine (15)

3.1Comparison of TEA and XTEA with the equivalent keys (24)

3.2Sample output of data obtained by linearly incrementing a single bit in the keys

k[0], k[1], k[2] and k[3] on an Input data (for v = 00000000 00000000) (26)

3.3Decimal equivalent values of the encoded cipher texts (27)

3.4Histogram of the cipher text values in column one (C1) (28)

3.5Comparison of column one (C1) with column three (C3) (29)

3.6Comparison of columns one-three with column one-five (30)

3.7Comparison of cipher text values in each column with the cipher text values in

other columns (31)

3.83D plot of cipher text values in columns C1, C3, and C5 (32)

3.93D surface plot of cipher text values in columns C1, C3, and C5 (33)

3.10 3D wire frame plot of cipher text values in columns C1, C3, and C5 (34)

3.11 3D plot of cipher text values in columns C2, C4, and C6 (35)

3.12 3D surface plot of cipher text values in columns C2, C4, and C6 (36)

3.13 3D wire frame plot of cipher text values in columns C2, C4, and C6 (37)

3.14 Normal probability plot for columns C1, C3, C5, C7 (38)

3.15 Normal probability plot for columns C2, C4, C6, C8 (39)

ABSTRACT

The Tiny Encryption Algorithm (TEA) is a cryptographic algorithm designed to minimize memory footprint and maximize speed. It is a Feistel type cipher that uses operations from mixed (orthogonal) algebraic groups. This research presents the cryptanalysis of the Tiny Encryption Algorithm. In this research we inspected the most common methods in the cryptanalysis of a block cipher algorithm. TEA seems to be highly resistant to differential cryptanalysis, and achieves complete diffusion (where a one bit difference in the plaintext will cause approximately 32 bit differences in the cipher text) after only six rounds. Time performance on a modern desktop computer or workstation is very impressive.

CHAPTER 1

INTRODUCTION

1.1Motivation

As computer systems become more pervasive and complex, security is increasingly important. Cryptographic algorithms and protocols constitute the central component of systems that protect network transmissions and store data. The security of such systems greatly depends on the methods used to manage, establish, and distribute the keys employed by the cryptographic techniques. Even if a cryptographic algorithm is ideal

in both theory and implementation, the strength of the algorithm will be rendered useless if the relevant keys are poorly managed.

1.2 State of the art

Cryptography is the art and science behind the principles, means, and methods for keeping messages secure. Cryptanalysis is a study of how to compromise (defeat) cryptographic mechanism. There are two classes of key-based encryption algorithms: symmetric (or secret-key) and asymmetric (or public-key) algorithms. Symmetric algorithms use the same key for encryption and decryption, whereas asymmetric algorithms use different keys for encryption and decryption. Ideally it is infeasible to compute the decryption key from the encryption key.

Symmetric algorithms can be divided into stream ciphers and block ciphers. Stream

ciphers encrypt a single bit of plain text at a time, whereas block ciphers take a number of bits (say 64 bits), and encrypt them as a single unit. Symmetric encryption is the backbone of many secure communication systems. Dozens of symmetric algorithms have been invented and implemented, both in hardware and software.

1.3 Preliminaries

The following notation is necessary for our discussion.

?Hexadecimal numbers will be subscripted with “h,” e.g., 10 = 16.

Bitwise Shifts: The logical shift of x by y bits is denoted by x << y. The logical right shift of x by y bits is denoted by x >> y.

Bitwise Rotations: A left rotation of x by y bits is denoted by x <<< y. A right rotation

of x by y bits is denoted by x >>> y.

Exclusive-OR: The operation of addition of n-tuples over the field (also known as

exclusive-or) is denoted by x⊕y.

Integer Addition: The operation of integer addition modulo is denoted by x

2n y.

(where x, y ∈). The value of n should be clear from the context.

Integer Subtraction: The operation of integer subtraction modulo is denoted by

x y (where x, y

∈). The value of n should be clear from the context.

Feistel ciphers (see Feistel, 1973) are a special class of iterated block ciphers where the cipher text is calculated from the plain text by repeated application of the same transformation or round function. In a Feistel cipher, the text being encrypted is split into two halves. The round function, F, is applied to one half using a sub key and the output of F is (exclusive-or-ed (XORed)) with the other half. The two halves are then swapped. Each round follows the same pattern except for the last round where there is often no swap. The focus of this thesis is the TEA Feistel Cipher.

1.4 Research Study

The Tiny Encryption Algorithm (TEA) is a cryptographic algorithm designed by Wheeler and Needham (1994). It is designed to minimize memory footprint and maximize speed. This research presents the cryptanalysis of the Tiny Encryption Algorithm based on the differential cryptanalysis proposed by Biham and Shamir (1992) and related-key cryptanalysis proposed by Kelsey, Schneier, and Wagner (1997).

1.5 Organization of the Thesis

The body of the thesis is organized as follows.

Chapter 2 provides the necessary background and foundation by reviewing

the Tiny Encryption Algorithm developed by the inventors, and the weaknesses pointed out by Wagner and extensions made by the inventors.

Chapter 3 introduces the theoretical framework of cryptanalysis for the Tiny Encryption Algorithm by presenting the common attacks involved in the cryptanalysis of Block cipher. It also presents the results of this research.

Chapter 4 presents conclusions and describes possible directions for future work.

CHAPTER 2

MOTIVATION FOR RESEARCH

2.1 Background

Many symmetric block ciphers have been presented in recent years. The Tiny Encryption Algorithm (TEA) (Wheeler et al., 1994) is a compromise for safety, ease of implementation, lack of specialized tables, and reasonable performance. TEA can replace 1

DES in software, and is short enough to integrate into almost any program on any computer. Some attempts have been made to find weakness of the Tiny Encryption Algorithm. The motivation of this research is to study and implement the proposed attacks on TEA to determine whether such attempts are practically feasible.

2.2 Tiny Encryption Algorithm

The Tiny Encryption Algorithm is a Feistel type cipher (Feistel, 1973) that uses operations from mixed (orthogonal) algebraic groups. A dual shift causes all bits of the data and key to be mixed repeatedly. The key schedule algorithm is simple; the 128-bit key K is split into four 32-bit blocks K = ( K[0], K[1], K[2], K[3]). TEA seems to be highly resistant to differential cryptanalysis (Biham et al., 1992) and achieves complete diffusion (where a one bit difference in the plaintext will cause approximately 32 bit differences in the cipher text). Time performance on a workstation is very impressive.

_____________________________________________________________________

DES (Data Encryption Standard), is an encryption algorithm which has been the world wide standard for 20 years. For a full

description, see [6]

2.3 Technique Developed by Inventors

Wheeler et al. (1994) at the computer laboratory of Cambridge University developed the TEA encode routine. Figure 2.1 presents the TEA encode routine in C language where the key value is stored in k[0] – k[2] and data are stored in v[0] – v[1].

2.3.1 Encryption Routine

void code(long* v, long* k) {

unsigned long y = v[0], z = v[1], sum = 0, /* set up */

delta = 0x9e3779b9, n = 32 ; /* a key schedule constant */

while (n-->0) { /* basic cycle start */

sum += delta ;

y += (z<<4)+k[0] ^ z+sum ^ (z>>5)+k[1] ;

z += (y<<4)+k[2] ^ y+sum ^ (y>>5)+k[3] ; /* end cycle */

}

v[0] = y ; v[1] = z ; }

Figure 2.1. Encode routine.

Figure 2.2. The abstract structure of TEA encryption routine.

Figure 2.2 shows the structure of the TEA encryption routine. The inputs to the encryption algorithm are a plaintext block and a key K .The plaintext is P = (Left[0], Right[0]) and the cipher text is C = (Left[64], Right[64]). The plaintext block is split into two halves, Left[0] and Right[0]. Each half is used to encrypt the other half over 64 rounds of processing and then combine to produce the cipher text block.

?Each round i has inputs Left[i-1] and Right[i-1], derived from the previous round, as well as a sub key K[i] derived from the 128 bit overall K.

?The sub keys K[i] are different from K and from each other.

?The constant delta =31

1)*2 = , is derived from the golden

9E3779B9

number ratio to ensure that the sub keys are distinct and its precise value has no cryptographic significance.

?The round function differs slightly from a classical Fiestel cipher structure in that integer addition modulo 232 is used instead of exclusive-or as the combining

operator.

Figure 2.3. An abstraction of i-th cycle of TEA.

Figure 2.3 presents the internal details of the i th cycle of TEA. The round function,

F, consists of the key addition, bitwise XOR and left and right shift operation. We can describe the output (Left[i +1] , Right[i +1] ) of the i th cycle of TEA with the input (Left[i],Right[i] ) as follows

Left [i+1] = Left[i] F ( Right[i], K [0, 1], delta[i] ),

Right [i +1] = Right[i] F ( Right[i +1], K [2, 3], delta[i] ),

delta[i] = (i +1)/2 * delta,

The round function, F, is defined by

F(M, K[j,k], delta[i] ) = ((M << 4) K[j]) ⊕(M delta[i] ) ⊕((M >> 5) K[k]).

The round function has the same general structure for each round but is parameterized by the round sub key K[i]. The key schedule algorithm is simple; the 128-bit key K is split into four 32-bit blocks K = ( K[0], K[1], K[2], K[3]). The keys K[0] and K[1] are used in the odd rounds and the keys K[2] and K[3] are used in even rounds.

2.3.2 Decryption Routine

void decode(long* v, long* k) {

unsigned long n = 32, sum, y = v[0], z = v[1],

delta = 0x9e3779b9 ;

sum = delta<<5 ;

/* start cycle */

while (n-->0) {

z - = (y<<4)+k[2] ^ y+sum ^ (y>>5)+k[3] ;

y -= (z<<4)+k[0] ^ z+sum ^ (z>>5)+k[1] ;

sum -= delta ; }

/* end cycle */

v[0] = y ; v[1] = z ; }

Figure 2.4. Decode routine.

Decryption is essentially the same as the encryption process; in the decode routine the cipher text is used as input to the algorithm, but the sub keys K[i] are used in the reverse order.

Figure 2.5. The abstract structure of TEA decryption routine.

Figure 2.5 presents the structure of the TEA decryption routine. The intermediate value of the decryption process is equal to the corresponding value of the encryption process with the two halves of the value swapped. For example, if the output of the nth encryption round is

ELeft[i] || ERight[i] (ELeft[i] concatenated with ERight[i]).

Then the corresponding input to the (64-i)th decryption round is

DRight[i] || DLeft[i] (DRight[i] concatenated with DLeft[i]).

After the last iteration of the encryption process, the two halves of the output

are swapped, so that the cipher text is ERight[64] || ELeft[64], the output of that round is the final cipher text C. Now this cipher text is used as the input to the decryption algorithm. The input to the first round is ERight[64] || ELeft[64], which is equal to the 32-bit swap of the output of the 64th round of the encryption process.

2.4 Extensions of Tiny Encryption Algorithm

TEA was extended to XTEA (Extended TEA) by Wheeler et al. (1997). It was proposed to fix the two minor weaknesses pointed out by Kelsey et al. (1997). Like TEA, XTEA makes use of arithmetic and logic operations. The first enhancement is to adjust the key schedule, and the second is to introduce the key material slowly. Figure 2.6 presents the XTEA routine in C language, where the array v represents the plain text of 2 words, the array k represents the key of 4 words, and N contains the value of number of cycles.

XTEA( long * v, long * k, long N)

{

unsigned long y = v[0];

unsigned z =v [1];

unsigned DELTA = 0x9e3779b9;

if (N>0)

{

/* coding */

unsigned long limit = DELTA*N;

unsigned long sum = 0 ;

while (sum != limit)

y += (z<<4 ^ z>>5) + z ^ sum + k[sum&3],

sum += DELTA,

z += (y<<4 ^ y>>5) + y ^ sum + k[sum>>11 &3] ; }

else

{

/* decoding */

unsigned long sum=DELTA*(-N) ;

while (sum)

z -= (y<<4 ^ y>>5) + y ^ sum + k[sum>>11 &3], sum -= DELTA,

y -= (z<<4 ^ z>>5) + z ^ sum + k[sum&3] ;

}

v[0]=y;

v[1]=z ;

return;

Figure 2.6. XTEA routine.

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关键词：大数据信息资源管理与利用目录大数据概念.......................................................... 大数据定义...................................................... 大数据来源...................................................... 传统数据库和大数据的比较........................................ 大数据技术.......................................................... 大数据的存储与管理.............................................. 大数据隐私与安全................................................ 大数据在信息管理层面的应用.......................................... 大数据在宏观信息管理层面的应用.................................. 大数据在中观信息管理层面的应用.................................. 大数据在微观信息管理层面的应用.................................. 大数据背景下我国信息资源管理现状分析................................ 前言：大数据泛指大规模、超大规模的数据集，因可从中挖掘出有价值的信息而倍受关注，但传统方法无法进行有效分析和处理.《华尔街日

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关于手机键盘加密还有另一种方式，就是拼音的方式，具体参照手机键盘来打，例如：“数字”表示出来就是：748 94。在手机键盘上面按下这几个数，就会出现：“数字”的拼音手机键盘加密补充说明：利用重复的数字代表字母也是可以的，例如a可以用21代表，也可以用2代表，如果是数字9键上面的第四个字母Z也可以用9999来代表，就是94，这里也说明，重复的数字最小为1位，最大为4位。电脑键盘棋盘加密，利用了电脑的棋盘方阵，但是个人不喜这种加密方式，因需要一个一个对照加密

当铺密码比较简单，用来表示只是数字的密码，利用汉字来表示数字：电脑键盘坐标加密，如图，只是利用键盘上面的字母行和数字行来加密，下面有注释：例：bye用电脑键盘XY表示就是： 351613

电脑键盘中也可参照手机键盘的补充加密法：Q用1代替，X可以用222来代替，详情见6楼手机键盘补充加密法。 ADFGX加密法，这种加密法事实上也是坐标加密法，只是是用字母来表示的坐标：例如：bye用此加密法表示就是：aa xx xf 值得注意的是：其中I与J是同一坐标都是gd，类似于下面一层楼的方法：

RSA加密算法加密与解密过程解析

RSA加密算法加密与解密过程解析 1.加密算法概述加密算法根据内容是否可以还原分为可逆加密和非可逆加密。可逆加密根据其加密解密是否使用的同一个密钥而可以分为对称加密和非对称加密。所谓对称加密即是指在加密和解密时使用的是同一个密钥：举个简单的例子，对一个字符串C做简单的加密处理，对于每个字符都和A做异或，形成密文S。解密的时候再用密文S和密钥A做异或，还原为原来的字符串C。这种加密方式有一个很大的缺点就是不安全，因为一旦加密用的密钥泄露了之后，就可以用这个密钥破解其他所有的密文。非对称加密在加密和解密过程中使用不同的密钥，即公钥和私钥。公钥用于加密，所有人都可见，私钥用于解密，只有解密者持有。就算在一次加密过程中原文和密文发生泄漏，破解者在知道原文、密文和公钥的情况下无法推理出私钥，很大程度上保证了数据的安全性。此处，我们介绍一种非常具有代表性的非对称加密算法，RSA加密算法。RSA 算法是1977年发明的，全称是RSA Public Key System，这个Public Key 就是指的公共密钥。 2.密钥的计算获取过程密钥的计算过程为：首先选择两个质数p和q，令n=p*q。令k=?(n)=(p?1)(q?1),原理见4的分析选择任意整数d，保证其与k互质取整数e，使得[de]k=[1]k。也就是说de=kt+1，t为某一整数。

3.RSA加密算法的使用过程同样以一个字符串来进行举例，例如要对字符串the art of programming 进行加密，RSA算法会提供两个公钥e和n，其值为两个正整数，解密方持有一个私钥d，然后开始加密解密过程过程。 1. 首先根据一定的规整将字符串转换为正整数z，例如对应为0到36，转化后形成了一个整数序列。 2. 对于每个字符对应的正整数映射值z，计算其加密值M=(N^e)%n. 其中N^e表示N的e次方。 3. 解密方收到密文后开始解密，计算解密后的值为(M^d)%n，可在此得到正整数z。 4. 根据开始设定的公共转化规则，即可将z转化为对应的字符，获得明文。 4.RSA加密算法原理解析下面分析其内在的数学原理，说到RSA加密算法就不得不说到欧拉定理。欧拉定理(Euler’s theorem)是欧拉在证明费马小定理的过程中，发现的一个适用性更广的定理。首先定义一个函数，叫做欧拉Phi函数，即?(n)，其中，n是一个正整数。?(n)=总数(从1到n?1，与n互质整数) 比如5，那么1，2，3，4，都与5互质。与5互质的数有4个。?(5)=4再比如6，与1，5互质，与2，3，4并不互质。因此，?(6)=2

几种常用的数据加密技术

《Network Security Technology》Experiment Guide Encryption Algorithm Lecture Code: 011184 Experiment Title：加密算法 KeyWords：MD5, PGP, RSA Lecturer：Dong Wang Time：Week 04 Location：Training Building 401 Teaching Audience：09Net1&2 October 10, 2011

实验目的： 1，通过对MD5加密和破解工具的使用，掌握MD5算法的作用并了解其安全性； 2，通过对PGP加密系统的使用，掌握PGP加密算法的作用并了解其安全性； 3，对比MD5和PGP两种加密算法，了解它们的优缺点，并总结对比方法。实验环境： 2k3一台，XP一台，确保相互ping通；实验工具：MD5V erify, MD5Crack, RSA-Tools,PGP8.1 MD5加密算法介绍当前广泛存在有两种加密方式，单向加密和双向加密。双向加密是加密算法中最常用的，它将明文数据加密为密文数据，可以使用一定的算法将密文解密为明文。双向加密适合于隐秘通讯，比如，我们在网上购物的时候，需要向网站提交信用卡密码，我们当然不希望我们的数据直接在网上明文传送，因为这样很可能被别的用户“偷听”，我们希望我们的信用卡密码是通过加密以后，再在网络传送，这样，网站接受到我们的数据以后，通过解密算法就可以得到准确的信用卡账号。单向加密刚好相反，只能对数据进行加密，也就是说，没有办法对加密以后的数据进行解密。这有什么用处？在实际中的一个应用就是数据库中的用户信息加密，当用户创建一个新的账号或者密码，他的信息不是直接保存到数据库，而是经过一次加密以后再保存，这样，即使这些信息被泄露，也不能立即理解这些信息的真正含义。 MD5就是采用单向加密的加密算法，对于MD5而言，有两个特性是很重要的，第一是任意两段明文数据，加密以后的密文不能是相同的；第二是任意一段明文数据，经过加密以后，其结果必须永远是不变的。前者的意思是不可能有任意两段明文加密以后得到相同的密文，后者的意思是如果我们加密特定的数据，得到的密文一定是相同的。不可恢复性是MD5算法的最大特点。实验步骤- MD5加密与破解： 1，运行MD5Verify.exe，输入加密内容‘姓名（英字）’，生成MD5密文；

转常用加密算法介绍

转常用加密算法介绍 5.3.1古典密码算法古典密码大都比较简单，这些加密方法是根据字母的统计特性和语言学知识加密的，在可用计算机进行密码分析的今天，很容易被破译。虽然现在很少采用，但研究这些密码算法的原理，对于理解、构造和分析现代密码是十分有益的。表5-1给出了英文字母在书报中出现的频率统计。表5-1英文字母在书报中出现的频率字母 A B C D E F G H I J K L M 频率 13.05 9.02 8.21 7.81 7.28 6.77 6.64 6.64 5.58 4.11 3.60 2.93 2.88 字母 N O P Q

R S T U V W X Y Z 频率 2.77 2.62 2.15 1.51 1.49 1.39 1.28 1.00 0.42 0.30 0.23 0.14 0.09 古典密码算法主要有代码加密、替换加密、变位加密、一次性密码簿加密等几种算法。 1.代码加密代码加密是一种比较简单的加密方法，它使用通信双方预先设定的一组有确切含义的如日常词汇、专有名词、特殊用语等的代码来发送消息，一般只能用于传送一组预先约定的消息。密文：飞机已烧熟。明文：房子已经过安全检查。代码加密的优点是简单好用，但多次使用后容易丧失安全性。 2.替换加密将明文字母表M中的每个字母替换成密文字母表C中的字母。这一类密码包括移位密码、替换密码、仿射密码、乘数密码、多项式代替密码、密钥短语密码等。这种方法可以用来传送任何信息，但安全性不及代码加密。因为每一种语言都有其特定的统计规律，如英文字母中各字母出现的频度相对基本固定，根据这些规律可以很容易地对替换加密进行破解。以下是几种常用的替换加密算法。

分析设计方案性实验茶叶中微量元素的鉴定与定量测定

分析设计性实验茶叶中微量元素的鉴定与定量测定实验四十茶叶中微量元素的鉴定与定量测定一、实验目的1. 了解并掌握鉴定茶叶中某些化学元素的方法。2.学会选择合适的化学分析方法。 3.掌握配合滴定法测茶叶中钙、镁含量的方法和原理。 4.掌握分光光度法测茶叶中微量铁的方法。 5.提高综合运用知识的能力。二、实验原理茶叶属植物类，为有机体，主要由C, H，N和O等元素组成，其中含有Fe, Al，Ca，Mg等微量金属元素。本实验的目的是要求从茶叶中定性鉴定Fe，Al，Ca，Mg等元素，并对Fe，Ca，Mg进行定量测定。。茶叶需先进行干灰化"干灰化"即试样在空气中置于敞口的蒸发皿后坩埚中加热，把有机物经氧化分解而烧成灰烬。这一方法特别适用于生物和食品的预处理。灰化后，经酸溶解，即可逐级进行分析。铁铝混合液中Fe3离子对AI3离子的鉴定有干扰。利用AI3离子的两性，加入过量的碱，使AI3转化为离子留在溶液中，Fe3则生成沉淀，经分离去除后，消除了干扰。钙镁混合液中，Ca2离子和Mg2的鉴定互不干扰，可直接鉴定，不必分离。铁、铝、钙、镁各自的特征反应式如下：Fe3

nKSCN饱和FeSCN3 n血红色nK n Al3铝试剂OH -红色絮状沉淀Mg 2镁试剂OH -天蓝色沉淀Ca 2 C2 O2 CaC2 O （白色沉淀）4 HAc介质4根据上述特征反应的实验现象，可分别鉴定出Fe，Al ，Ca，Mg 4 个元素。钙、镁含量的测定，可采用配合滴定法。在pH10 的条件下，以铬黑T 为指示剂，EDTA 为标准溶液。直接滴定可测得Ca，Mg 总量。若欲测Ca，Mg 各自的含量，可在pH12.5 时，使Mg2 离子生成氢氧化物沉淀，以钙指示剂、EDTA 标准溶液滴定Ca2 离子，然后用差减法即得Mg2 离子的含量。Fe3 Al3 离子的存在会干扰Ca2，Mg2 离子的测定，分析时，可用三乙醇胺掩蔽Fe3与AI3。茶叶中铁含量较低，可用分光光度法测定。在pH2?9的条件下，Fe2 与邻菲啰啉能生成稳定的橙红色的配合物，反应式如下：该配合物的，摩尔吸收系数。在显色前，用盐酸羟胺把Fe3还原成 Fe2,其反应式如下：4Fe3 2NH 2 OH4Fe 2 H 2 O4H N 2 O 显色时，溶液的酸度过高（pH

信息加密与网络安全综述文献(附有大量参考文献)

信息加密与网络安全综述摘要本文从信息加密问题开始，论述了密码学及其发展、现状和应用，分析了一些加密技术。之后对网络安全问题进行了全面的描述和探讨，分析了不同的网络安全问题。最后探讨了网络安全问题的防范。关键词：密码学；公钥密码体制；主动攻击

目录 1.信息加密技术 (1) 1.1前言 (1) 1.2密码学的发展 (1) 1.2密码编码与密码分析 (2) 1.2.1密码学分类 (2) 1.2.2密码体制分类 (2) 1.2.2.1对称密码体制 (2) 1.2.2.2公钥密码体制 (2) 1.2.3 密码分析学 (3) 1.2.3.1强力攻击 (3) 1.2.3.2线性密码分析 (4) 1.2.3.3差分密码分析 (4) 1.3密码协议 (4) 1.3.1认证协议 (4) 1.3.1.1数据源认证 (4) 1.3.1.2实体认证 (4) 1.3.1.3密钥建立认证协议 (5) 1.3.2 协议面临的典型攻击 (5) 1.4密码学的发展 (5) 1.4.1标准化趋势 (5) 1.4.2公理化趋势 (5) 1.4.3面向社会的实用化趋 (5) 2. 网络安全问题 (6) 2.1计算机网络 (6) 2.2计算机网络安全 (6) 2.3 面临的威胁 (7) 2.3.1 计算机软件设计上存在的漏洞和缺陷 (7)

2.3.2外部攻击 (7) 2.4 网络安全技术 (8) 2.4.1操作系统安全 (8) 2.4.2 防火墙 (8) 2.4.3 反病毒技术 (8) 2.4.4 入侵检测技术 (8) 2.4.5 数据加密技术 (8) 2.4.6 容灾技术 (8) 2.5网络安全对策 (9) 2.5.1 漏洞和缺陷方面 (9) 2.5.2 外部攻击方面 (9) 2.6总结 (9) 参考文献 (10)

常用加密算法概述

常用加密算法概述常见的加密算法可以分成三类，对称加密算法，非对称加密算法和Hash算法。对称加密指加密和解密使用相同密钥的加密算法。对称加密算法的优点在于加解密的高速度和使用长密钥时的难破解性。假设两个用户需要使用对称加密方法加密然后交换数据，则用户最少需要2个密钥并交换使用，如果企业内用户有n个，则整个企业共需要n×(n-1) 个密钥，密钥的生成和分发将成为企业信息部门的恶梦。对称加密算法的安全性取决于加密密钥的保存情况，但要求企业中每一个持有密钥的人都保守秘密是不可能的，他们通常会有意无意的把密钥泄漏出去——如果一个用户使用的密钥被入侵者所获得，入侵者便可以读取该用户密钥加密的所有文档，如果整个企业共用一个加密密钥，那整个企业文档的保密性便无从谈起。常见的对称加密算法：DES、3DES、DESX、Blowfish、IDEA、RC4、RC5、RC6和AES 非对称加密指加密和解密使用不同密钥的加密算法，也称为公私钥加密。假设两个用户要加密交换数据，双方交换公钥，使用时一方用对方的公钥加密，另一方即可用自己的私钥解密。如果企业中有n个用户，企业需要生成n对密钥，并分发n个公钥。由于公钥是可以公开的，用户只要保管好自己的私钥即可，因此加密密钥的分发将变得十分简单。同时，由于每个用户的私钥是唯一的，其他用户除了可以可以通过信息发送者的公钥来验证信息的来源是否真实，还可以确保发送者无法否认曾发送过该信息。非对称加密的缺点是加解密速度要远远慢于对称加密，在某些极端情况下，甚至能比非对称加密慢上1000倍。常见的非对称加密算法：RSA、ECC（移动设备用）、Diffie-Hellman、El Gamal、DSA（数字签名用） Hash算法 Hash算法特别的地方在于它是一种单向算法，用户可以通过Hash算法对目标信息生成一段特定长度的唯一的Hash值，却不能通过这个Hash值重新获得目标信息。因此Hash算法常用在不可还原的密码存储、信息完整性校验等。常见的Hash算法：MD2、MD4、MD5、HAVAL、SHA、SHA-1、HMAC、HMAC-MD5、HMAC-SHA1 加密算法的效能通常可以按照算法本身的复杂程度、密钥长度（密钥越长越安全）、加解密速度等来衡量。上述的算法中，除了DES密钥长度不够、MD2速度较慢已逐渐被淘汰外，其他算法仍在目前的加密系统产品中使用。加密算法的选择前面的章节已经介绍了对称解密算法和非对称加密算法，有很多人疑惑：那我们在实际使用的过程中究竟该使用哪一种比较好呢？

详解加密技术概念、加密方法以及应用-毕业论文外文翻译

详解加密技术概念、加密方法以及应用随着网络技术的发展，网络安全也就成为当今网络社会的焦点中的焦点，几乎没有人不在谈论网络上的安全问题，病毒、黑客程序、邮件炸弹、远程侦听等这一切都无不让人胆战心惊。病毒、黑客的猖獗使身处今日网络社会的人们感觉到谈网色变，无所适从。但我们必需清楚地认识到，这一切一切的安全问题我们不可一下全部找到解决方案，况且有的是根本无法找到彻底的解决方案，如病毒程序，因为任何反病毒程序都只能在新病毒发现之后才能开发出来，目前还没有哪能一家反病毒软件开发商敢承诺他们的软件能查杀所有已知的和未知的病毒，所以我们不能有等网络安全了再上网的念头，因为或许网络不能有这么一日，就象“矛”与“盾”，网络与病毒、黑客永远是一对共存体。现代的电脑加密技术就是适应了网络安全的需要而应运产生的，它为我们进行一般的电子商务活动提供了安全保障，如在网络中进行文件传输、电子邮件往来和进行合同文本的签署等。其实加密技术也不是什么新生事物，只不过应用在当今电子商务、电脑网络中还是近几年的历史。下面我们就详细介绍一下加密技术的方方面面，希望能为那些对加密技术还一知半解的朋友提供一个详细了解的机会！一、加密的由来加密作为保障数据安全的一种方式，它不是现在才有的，它产生的历史相当久远，它是起源于要追溯于公元前2000年（几个世纪了），虽然它不是现在我们所讲的加密技术（甚至不叫加密），但作为一种加密的概念，确实早在几个世纪前就诞生了。当时埃及人是最先使用特别的象形文字作为信息编码的，随着时间推移，巴比伦、美索不达米亚和希腊文明都开始使用一些方法来保护他们的书面信息。近期加密技术主要应用于军事领域，如美国独立战争、美国内战和两次世界大战。最广为人知的编码机器是German Enigma机，在第二次世界大战中德国人利用它创建了加密信息。此后，由于Alan Turing和Ultra计划以及其他人的努力，终于对德国人的密码进行了破解。当初，计算机的研究就是为了破解德国人的密码，人们并没有想到计算机给今天带来的信息革命。随着计算机的发展，运算能力的

常见的几种加密算法

1、常见的几种加密算法： DES（Data Encryption Standard）：数据加密标准，速度较快，适用于加密大量数据的场合； 3DES（Triple DES）：是基于DES，对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密，强度更高； RC2和RC4：用变长密钥对大量数据进行加密，比DES 快；IDEA（International Data Encryption Algorithm）国际数据加密算法，使用128 位密钥提供非常强的安全性； RSA：由RSA 公司发明，是一个支持变长密钥的公共密钥算法，需要加密的文件块的长度也是可变的； DSA（Digital Signature Algorithm）：数字签名算法，是一种标准的DSS（数字签名标准）； AES（Advanced Encryption Standard）：高级加密标准，是下一代的加密算法标准，速度快，安全级别高，目前AES 标准的一个实现是Rijndael 算法； BLOWFISH，它使用变长的密钥，长度可达448位，运行速度很快；其它算法，如ElGamal钥、Deffie-Hellman、新型椭圆曲线算法ECC等。 2、公钥和私钥：私钥加密又称为对称加密，因为同一密钥既用于加密又用于解密。私钥加密算法非常快（与公钥算法相比），特别适用于对较大的数据流执行加密转换。公钥加密使用一个必须对未经授权的用户保密的私钥和一个可以对任何人公开的公钥。用公钥加密的数据只能用私钥解密，而用私钥签名的数据只能用公钥验证。公钥可以被任何人使用；该密钥用于加密要发送到私钥持有者的数据。两个密钥对于通信会话都是唯一的。公钥加密算法也称为不对称算法，原因是需要用一个密钥加密数据而需要用另一个密钥来解密数据。

茶叶中的微量元素

茶的鲜叶中含有75％—80％的水分，干叶中含量为20％—25％。干叶中包含许多种化合物，分为蛋白质、茶多酚、生物碱、氨基酸、碳水化合物、矿物质、维生素、色素、脂肪和芳香物质等。健康功能最大、含量很高的成分是茶多酚。茶叶中的氨基酸具有独自的特点，包含一种在其他生物中没有的氨基酸茶氨酸。茶叶中的蛋白质含量很高，但冲泡的时候能够溶于水的仅2％左右。容易溶于水的是白蛋白，白蛋白能够增进茶汤滋味的品质。茶多酚(又称茶单宁)是茶叶中30多种酚类化合物的总称，其主体物质是儿茶素，占总量的70％左右。茶多酚具有多种生理作用，是茶叶的滋味和色泽的重要成分。茶叶中的生物碱类，包括咖啡碱、茶碱、可可碱、黄嘌呤、腺嘌吟等。茶叶中咖啡碱含量最高，占2.5％-5.5％，超过咖啡豆(含量1％-2％)，可可豆(含量约0.3％)以及可乐豆(含量1％—2％)。泡茶时有80％的咖啡碱能溶于水中，是苦味成分之一。咖啡碱的兴奋作用是茶叶成为嗜好品的重要原因。氨基酸在茶叶中有30多种，包括多种人体必需的氨基酸。在茶叶的氨基酸中，茶氨酸的含量最高，占氨基酸总量的一半以上。茶叶中有约30种矿物质，主要成分是钾，约占矿物质总量的50％，磷约占15％，其次是钙、镁、铁、锰、氯、铝，还有微量成分，如锌、铜、氟、钠、镍等。与其他植物相比，茶叶中钾、氟、铝等含量很高。茶叶中含多种人体必需的维生素，茶叶中维生素E的含量比其他植物高。茶叶中还有维生素A、B1、B2、K、P等。维生素B1、B2、C、P等，能通过饮茶来补充人体的需要。茶叶中的脂肪类包括磷脂、硫脂、糖脂、甘油三酯等，都是人体必需的脂肪酸，是脑磷脂、卵磷脂的主要组成部分。此外还有香气成分，成品茶中被确认的香气成分达700种。不同的茶类，其香气成分的种类和含量不同。鲜茶叶中的色素有叶绿素、叶黄素、类胡萝卜素等，叶绿素是主要色素。茶叶的外观、叶底和茶汤的颜色，是决定茶叶品质的主要因饮茶有许多益处，这是众所周知的。但饮茶为什么会有许多好处呢？这对一般人来说，是知其然而不知其所以然。随着科学的发展，到了19世纪初，茶业的成分才逐渐明确起来。经过现代科学的分离和鉴定，茶叶中含有机化学成分达四百五十多种，无机矿物元素达四十多种。茶叶中的有机化学成分和无机矿物元素含有许多营养成分和药效成分。有机化学成分主要有：茶多酚类、植物碱、蛋白质、氨基酸、维生素、果胶素、有机酸、脂多糖、糖类、酶类、色素等。而铁观音所含的有机化学成分，如茶多酚、儿茶素、多种氨基酸等含量，明显高于其他茶类。无机矿物元素主要有：钾、钙、镁、钴、铁、锰、铝、钠、锌、铜、氮、磷、氟、碘、硒等。铁观音所含的无机矿物元素，如锰、铁、氟、钾、钠等均高于其他茶类。

加密算法介绍及加密算法地选择

加密算法介绍及如何选择加密算法加密算法介绍一. 密码学简介据记载，公元前400年，古希腊人发明了置换密码。1881年世界上的第一个电话保密专利出现。在第二次世界大战期间，德国军方启用“恩尼格玛”密码机，密码学在战争中起着非常重要的作用。随着信息化和数字化社会的发展，人们对信息安全和保密的重要性认识不断提高，于; 在1997年，美国国家标准局公布实施了“美国数据加密标准（DES）”，民间力量开始全面介入密码学的研究和应用中，采用的加密算法有DES、RSA、SHA等。随着对加密强度需求的不断提高，近期又出现了AES、ECC等。使用密码学可以达到以下目的：保密性：防止用户的标识或数据被读取。数据完整性：防止数据被更改。身份验证：确保数据发自特定的一方。二. 加密算法介绍根据密钥类型不同将现代密码技术分为两类：对称加密算法（秘密钥匙加密）和非对称加密算法（公开密钥加密）。

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，并保持钥匙的秘密。非对称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。对称加密算法对称加密算法用来对敏感数据等信息进行加密，常用的算法包括： DES( Data Encryption Standard )：数据加密标准，速度较快，适用于加密大量数据的场合。 3DES ( Triple DES ) ：是基于DES，对一块数据用三个不同的密钥进行三次加密，强度更高。 A E S( Advanced Encryption Standard )：高级加密标准，是下一代的加密算法标准，速度快，安全级别高； AES 2000 年10 月，NIST (美国国家标准和技术协会)宣布通过从15 种侯选算法中选出的一项新的密匙加密标准。Rijndael 被选中成为将来的AES。Rijndael 是在1999 年下半年，由研究员Joan Daemen 和Vincent Rijmen 创建的。AES 正日益成为加密各种形式的电子数据的实际标准。美国标准与技术研究院(NIST) 于2002 年 5 月26 日制定了新的高级加密标准(AES) 规范。算法原理 AES 算法基于排列和置换运算。排列是对数据重新进行安排，置换是将一个数据单元替换为另一个。AES 使用几种不同的方法来执行排列和置换运算。

用实例讲解RSA加密算法(精)

可能各位同事好久没有接触数学了，看了这些公式不免一头雾水。别急，在没有正式讲解RSA加密算法以前，让我们先复习一下数学上的几个基本概念，它们在后面的介绍中要用到：一、什么是“素数”？素数是这样的整数，它除了能表示为它自己和1的乘积以外，不能表示为任何其它两个整数的乘积。例如，15＝3＊5，所以15不是素数；又如，12＝6＊2＝4＊3，所以12也不是素数。另一方面，13除了等于13＊1以外，不能表示为其它任何两个整数的乘积，所以13是一个素数。素数也称为“质数”。二、什么是“互质数”（或“互素数”）？小学数学教材对互质数是这样定义的：“公约数只有1的两个数，叫做互质数。”这里所说的“两个数”是指自然数。判别方法主要有以下几种（不限于此）：（1）两个质数一定是互质数。例如，2与7、13与19。（2）一个质数如果不能整除另一个合数，这两个数为互质数。例如，3与10、5与26。（3）1不是质数也不是合数，它和任何一个自然数在一起都是互质数。如1和9908。（4）相邻的两个自然数是互质数。如15与16。（5）相邻的两个奇数是互质数。如49与51。（6）大数是质数的两个数是互质数。如97与88。（7）小数是质数，大数不是小数的倍数的两个数是互质数。如7和16。（8）两个数都是合数（二数差又较大），小数所有的质因数，都不是大数的约数，这两个数是互质数。如357与715，357=3×7×17，而3、7和17都不是715的约数，这两个数为互质数。等等。三、什么是模指数运算？指数运算谁都懂，不必说了，先说说模运算。模运算是整数运算，有一个整数m，以n 为模做模运算，即m mod n。怎样做呢？让m去被n整除，只取所得的余数作为结果，就

茶叶中微量元素的鉴定与定量测定

茶叶中微量元素的鉴定与定量测定姓名：丁坤学号：5802114045 专业班级：环境工程142 学院：资源环境与化工学院

一、实验目的 1.了解并掌握鉴定茶叶中某些化学元素的方法。 2.学会选择合适的化学分析方法。 3.掌握配合滴定法测茶叶中钙、镁含量的方法和原理。 4.掌握分光光度法测茶叶中微量铁的方法。 5.提高综合运用知识的能力。二、实验原理茶叶属植物类，为有机体，主要由C，H，N和O等元素组成，其中含有Fe，Al，Ca，Mg 等微量金属元素。本实验的目的是要求从茶叶中定性鉴定Fe，Al，Ca，Mg等元素，并对Fe，Ca，Mg进行定量测定。茶叶需先进行“干灰化”。“干灰化”即试样在空气中置于敞口的蒸发皿后坩埚中加热，把有机物经氧化分解而烧成灰烬。这一方法特别适用于生物和食品的预处理。灰化后，经酸溶解，即可逐级进行分析。铁铝混合液中Fe3+离子对Al3+离子的鉴定有干扰。利用Al3+离子的两性，加入过量的碱，使Al3+转化为离子留在溶液中，Fe3+则生成沉淀，经分离去除后，消除了干扰。钙镁混合液中，Ca2+离子和Mg2+的鉴定互不干扰，可直接鉴定，不必分离。铁、铝、钙、镁各自的特征反应式如下： Fe3++nKSCN(饱和)→Fe(SCN)n3-n(血红色)+K+ Al3++铝试剂+OH-→红色絮状沉淀 Mg3++镁试剂+OH-→天蓝色沉淀 Ca2++C2O42-→CaC2O4(白色沉淀) 根据上述特征反应的实验现象，可分别鉴定出Fe，Al，Ca，Mg 4个元素。钙、镁含量的测定，可采用配合滴定法。在pH=10的条件下，以铬黑T为指示剂，EDTA 为标准溶液。直接滴定可测得Ca，Mg总量。若欲测Ca，Mg各自的含量，可在pH>12.5时，使Mg2+离子生成氢氧化物沉淀，以钙指示剂、EDTA标准溶液滴定Ca2+离子，然后用差减法即得Mg2+离子的含量。 Fe3+, Al3+离子的存在会干扰Ca2+，Mg2+离子的测定，分析时，可用三乙醇胺掩蔽Fe3+与Al3+。三、试剂与仪器试剂：1%铬黑T，6mol·L-1HCl，2 mol·L-1HAc，6 mol·L-1NaOH，0.25 mol·L-1 ，0.01 mol·L-1（自配并标定）EDTA，饱和KSCN溶液，0.010mg·L-1Fe标准溶液，铝试剂，镁试