一种高效的RSA算法加密元数据文件的方法技术

本发明专利技术提出了一种高效的RSA算法加密元数据文件的方法，涉及工业数据安全领域。该方法完成了对传统的非对称加密算法RSA算法地改进，主要应用于工业数据加密。该方法通过随机生成n个小素数代替传统RSA算法中随机生成两个大素数，并采用类似凯撒密码的加密思想，对每个字符进行迭代加密，完成对传统RSA算法的改进，在此基础上，采用对称加密算法对XML文件加密，再采用改进的RSA算法对对称加密生成地秘钥加密，从而完成加密元数据文件的过程。该方法与传统方法相比，既保证了元数据文件安全存储，又进一步提高了RSA算法的运行效率，实现快速高效的加密XML文件。

An efficient method of encrypting metadata files by RSA algorithm

The invention provides an efficient RSA algorithm for encrypting metadata files, which relates to the field of industrial data security. This method improves the traditional asymmetric encryption algorithm RSA algorithm, which is mainly used in industrial data encryption. In this method, n small prime numbers are generated randomly instead of two large prime numbers in the traditional RSA algorithm, and each character is encrypted iteratively by using Caesar cipher-like encryption method. On this basis, symmetrical encryption algorithm is used to encrypt XML files, and then the improved RSA algorithm is used to calculate. The method encrypts the secret key by symmetric encryption, thus accomplishing the process of encrypting metadata files. Compared with traditional methods, this method not only ensures the safe storage of metadata files, but also further improves the efficiency of RSA algorithm, and achieves fast and efficient encryption of XML files.

【技术实现步骤摘要】
一种高效的RSA算法加密元数据文件的方法
本专利技术涉及工业数据安全领域，属于XML的安全存储的方法，尤其涉及一种高效的RSA算法加密元数据文件的方法。
技术介绍
随着制造业信息化时代的到来，信息共享与数据互操作成为信息化、智能化发展的重要技术。XML作为W3C协会制定的一种结构嵌套、自描述、格式独立、与平台及应用无关的可拓展标记语言，为信息共享和数据互操作带来了极大的便利。但随着XML技术在制造业领域日渐广泛的应用，越来越多的元数据文件产生，而紧随此过程的是，信息和数据的安全越发重要，所以XML加密存储技术在制造业信息化安全方面起着重要的作用。从现阶段的加密算法种类来说，加密算法分为对称加密算法和非对称加密算法。对称加密算法是指发送方和接收方使用相同的密钥密码，该算法的主要优点是加密和解密速度快，加密强度高，且算法公开，但其最大的缺点是实现密钥的分发困难，在存在很多用户的情况下，密钥管理复杂，而且无法完成身份认证等功能，不便于广泛的应用于制造业信息化开放的环境中。目前最著名的对称加密算法有数据加密标准DES和欧洲数据加密标准IDEA等。非对称加密是指接收方和发送方使用不同的密码，该加密算法的优点是能适应信息化开放环境的需求，密钥管理简单，并且可方便地实现数字签名和身份认证等功能，是目前电子商务等技术的核心基础，但其缺点是算法复杂，加密数据的速度和效率较低。因此在实际应用中，通常将对称加密算法和非对称加密算法结合使用，把传统加密算法和非对称加密算法结合在一起，即运用对称加密算法来加密要传输的数据，运用非对称加密算法来对对称加密算法的密钥进行保护。例如：利用DES或者IDEA等对称加密算法来进行大容量数据的加密，而采用RSA等非对称加密算法来传递对称加密算法所使用的密钥，通过这种方法可以有效地提高加密的效率并能简化对密钥的管理。RSA算法是由Rivest，Shamir和Adleman提出的一种常用的非对称加密算法，该算法的既能用于数据加密，也能用于数字签名，主要原理是通过生成两个大素数来增加因数分解的难度，从而防止窃听者破解密码。本专利技术正是基于以上分析背景，通过对XML安全技术的深入研究，专利技术了一种改进的RSA加密方法加密元数据文件，即先用DES算法加密元数据文件，再使用改进的RSA算法加密DES秘钥，此专利技术既能保证加密文件的安全性，又能提高加解密的效率，对推动制造业信息化安全快速发展有着实际的应用价值和深远意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提高RSA算法加密元数据文件的速率，由于传统RSA加密算法需要随机生成足够大的素数来确保因式分解的难度，增加解密的难度，从而保证加密的安全性，但大整数分解运用了大量的模乘和模幂运算，这就使得运算时间变长、效率降低，而此加密方法在保证加密安全性的同时，大大提高了加密的效率。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：1.一种基于高效的RSA算法加密元数据文件的方法，其特征在于：通过随机生成n个小素数代替传统RSA算法中随机生成两个大素数，并采用类似凯撒密码的加密思想，对每个字符进行迭代加密，在此基础上，采用对称加密算法对XML文件加密，再采用改进的RSA算法对对称加密生成的秘钥加密，从而实现对元数据文件的加密，主要包括以下步骤：a.对称加密算法DES加密XML文件；b.Miller-Rabin测试法来生成n个小素数；c.改进RSA算法；d.改进的RSA算法加密由对称加密算法加密XML文件生成地秘钥。2.步骤a中对称加密算法DES加密XML文件，DES采用分块加密方式，将明文分割成64bit的块，使用56bit密钥对数据块进行加密，并对64bit的数据块进行16轮编码。①输入64比特明文数据；②初始置换IP；③在秘钥控制下16轮迭代；④交换左右32比特；⑤初始逆置换IP-1；⑥输出64比特密文数据。3.步骤b中Miller-Rabin测试法来生成n个小素数，其生成小素数的具体步骤为：①利用随机数发生器生成随机数；②将随机数高低两位设置成为1，保证输出的为奇数；③进行n次Miller-Rabin测试，若通过转到④，否则返回①；Miller-Rabin算法的实现：Miller-Rabin(n，t)IN：n和t(n为大于3的奇整数；t为大于等于1的安全参数)；OUT：素数n。1)将n-1表示成2sr(r为奇数)；2)1≦i≦t：2.1)选择一个随机整数a(2≦a≦n-2)；2.2)计算y←armodn；2.3)如果y≠1并且y≠n-1，转至下一步，否则转到3)：2.3.1)j←1；2.3.2)当j≦s-1并且y≠n-1循环作下面的操作，否则转到2.3.3)：计算y←y2modn；如果y＝1返回“合数”；否则j←1+1；2.3.3)如果y≠n-1则直接返回“合数”。3)返回“素数”。④输出小于500的素数。4.步骤c中分别从RSA内部和外部来改进RSA算法，即用n个小素数来代替传统的RSA算法中随机生成两个大素数，再采用类似凯撒密码的加密思想，对每个字符进行迭代加密，具体表示如下：①计算n和φ(n)，其中n＝p×q×r×……×z，φ(n)＝(p-1)(q-1)(r-1)……(z-1)，φ(n)表示n的欧拉函数；②生成一个随机数e作为加密秘钥，e满足1<e<φ(n)，且gcd(e，φ(n))＝1；③求解d作为解密密钥，其中d满足e×d×mod(φ(n))＝1；④以PK＝(e，n)作为公钥，SK＝(d，n)作为私钥；⑤对每个字符的ASCII码均采用类似凯撒密码的迭代加密过程，即对每个字符的ASCII码移动位数比上一个字符的ASCII码移动的位数多一位，首个字符的ASCII码移动的位数为随机数；⑥对数据进行加密运算：C＝Me(modn)(m表示明文，c表示密文)；⑦对数据进行解密运算：M＝Cd(modn)(m表示明文，c表示密文)。5.步骤d中使用改进的RSA算法加密由对称加密算法加密XML文件生成地秘钥，具体加密过程参照步骤b和步骤c。附图说明图1为本专利技术的改进RSA算法流程图；图2为本专利技术的DES算法加密XML文件的过程图；图3为本专利技术的应用改进的RSA算法加解密的流程图；具体实施方式本专利技术提出了一种高效的RSA算法加密元数据文件的方法，该方法完成了对传统的非对称加密算法RSA算法地改进，通过随机生成n个小素数代替传统RSA算法中随机生成两个大素数，并采用类似凯撒密码的加密思想，对每个字符进行迭代加密，在此基础上，采用对称加密算法对XML文件加密，再采用改进的RSA算法对对称加密生成地秘钥加密，从而完成加密元数据文件的过程。以下将参照附图并结合实例对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术的改进RSA算法流程图完成了从传统的RSA算法到改进的RSA算法的过程，该改进的RSA算法可以保证数据的安全性的同时提高加密效率，主要包括以下步骤：①利用随机数发生器生成随机数，并通过Miller-Rabin测试法来生成n个小素数：a.利用随机数发生器生成随机数；b.将随机数高低两位设置成为1，保证输出的为奇数；c.进行n次Miller-Rabin测试，若通过转到④，否则返回①；Miller-Rabin算法的实现：Miller-Rabin(n，t)IN：n本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高效的RSA算法加密元数据文件的方法，其特征在于：通过随机生成n个小素数代替传统RSA算法中随机生成两个大素数，并采用类似凯撒密码的加密思想，对每个字符进行迭代加密，在此基础上，采用对称加密算法对XML文件加密，再采用改进的RSA算法对对称加密生成的秘钥加密，从而实现对元数据文件的高效加密，主要包括以下步骤：a.对称加密算法DES加密XML文件；b.Miller‑Rabin测试法来生成n个小素数；c.改进RSA算法；d.改进的RSA算法加密由对称加密算法加密XML文件生成地秘钥。

【技术特征摘要】
1.一种高效的RSA算法加密元数据文件的方法，其特征在于：通过随机生成n个小素数代替传统RSA算法中随机生成两个大素数，并采用类似凯撒密码的加密思想，对每个字符进行迭代加密，在此基础上，采用对称加密算法对XML文件加密，再采用改进的RSA算法对对称加密生成的秘钥加密，从而实现对元数据文件的高效加密，主要包括以下步骤：a.对称加密算法DES加密XML文件；b.Miller-Rabin测试法来生成n个小素数；c.改进RSA算法；d.改进的RSA算法加密由对称加密算法加密XML文件生成地秘钥。2.根据权利要求1所述的一种高效的RSA算法加密元数据文件的方法，其特征在于，步骤a中对称加密算法DES加密XML文件，DES采用分块加密方式，将明文分割成64bit的块，使用56bit密钥对数据块进行加密，并对64bit的数据块进行16轮编码。3.根据权利要求1所述的一种基于改进的RSA算法加密元数据文件的方法，其特征在于，步骤b中Miller-Rabin测试法来生成n个小素数，其生成小素数的具体步骤为：①利用随机数发生器生成随机数；②将随机数高低两位设置成为1，保证输出的为奇数；③进行n次Miller-Rabin测试，若通过转到④，否则返回①；④输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵杰，边敏敏，罗志勇，范志鹏，汪源野，耿琦琦，于士杰，季良缘，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50