摘要：针对网络通信中相互身份认证困难的问题，提出一种基于RSA算法的动态双身份认证方案，比其他基于公钥体制的身份认证方案相比，具有安全性更高、方便简洁、认证时间少等优点，并通过VC++实现了基于该方案的系统。
关 键 词：密码体制；RSA算法；身份认证；公钥
1、RSA加密算法及身份认证
目前网络通信主要提供五种安全服务，即身份认证服务、访问控制服务、机密性服务、完整性服务和抗否认性服务。其中，身份认证作为安全应用系统的第一道防线，是最重要的安全服务，所有其它的安全服务都依赖于该服务，它的失败可能导致整个系统的失败。
网络应用系统中通信双方的身份认证问题，传统的做法是采用用户名加口令来验证登录用户的身份，但是由于口令在使用过程中很容易被窃取、暴力攻击和猜测，存在较大的安全隐患；另外这种认证方式只能完成单方面的身份认证，即只能解决服务器验证客户端身份的问题，无法解决客户端验证服务器身份的问题，因此不能完全满足互联网业务应用的需要。公钥加密算法的安全性主要是基于复杂的数学难题。目前比较流行的主要有两类[2]：一类是基于大整数因子分解系统，以RSA为典型代表，它是目前被研究和应用得最为广泛的公钥算法，经过长年的攻击考验，该算法已被普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。
2、RSA工作原理[1]如下：
（1）任意选取两个不同的大质数p和q，计算乘积r=p*q；
（2）任意选取一个大整数e，e与(p-1)*(q-1)互质，整数e用做加密密钥。注意e的选取是很容易的，例如所有大于p和q的质数都可用.；
（3）确定解密密钥d，由d*e=1 mod((p-1)*(q-1))，根据e，p和q可以容易地计算出d；
（4）公开整数r和e，但是不公开d；
（5）将明文P(假设P是一个小于r的整数)加密为密文C，计算方法为C=Pe mod r；
（6）将密文C解密为明文P，计算方法为P=cd mod r；
然而，只根据r和e(不是p和q)要计算出d是不可能的，因此，任何人都可对明文进行加密，但只有授权用户(知道d)才可对密文解密。为了保证RSA的有效性，通常找两个非常的大质数p和q。
3、基于RSA双身份认证方案的设计
为了实现信息的网络化管理，系统采用VC.NET结合SQL Server2000数据库的解决方案，即将用户数字证书等有关信息存放在SQL Server数据库中。Windows2000中包括一个完整的PKI系统，文献[3]给出了具体的设计及部署的过程。
3.1方案体系结构
系统采用B/S/D(Browser/Server)三层体系结构，即表示层(Browser)、功能层(Web Service)和数据服务层(DataBase Service)；VC.NET通过ADO.NET访问数据库。对数据库的访问在Web服务器端完成，客户端通过浏览器访问Web服务器并运行其程序。
3.2 方案的实现过程
3.2.1建立数字证书
选取两个大素数p和q，并且两数的长度相等，以获取最大程度的安全性。计算两数的乘积n=p*q；随机选取加密密钥d，为满足ed=1 mod(p-1)(q-1)，则d=e-1 mod((p-1)(q-1))，d和n也互素；e是公钥，d是私钥，n是公开的。两个素数p和q不再需要，可以被舍弃，但决不能泄露。假设生成了用户A的密钥对(eA，dA)和用户B的密钥对(eB，dB)。
用户将私钥d秘密保存，公钥e交给一个管理仲裁机构认证中心，获得自己的数字证书，然后将数字证书保存在自己的机器上，同时认证中心将合法用户的数字证书保存在数据库中，以便用户查询。用户当与网络上某个用户通信需要进行身份认证时，将自己的数字证书发送给通信的对方。对方收到数字证书后，首先通过认证中心验证其合法性。如果是合法的，就可以从证书中获得需要的用户公钥，然后利用该公钥验证对方的身份；如果不合法，就可以终止通信。
3.2.2进行身份认证
第一步:用户A对用户B的认证
第二步:用户B对用户A的认证
A与B相互认证过程如图1所示：
图1
3.3方案的实验
3.3.1运行环境：硬件与网络环境:服务器能运行Windows XP、Windows NT4.0+Service Pack6及以上操作系统，建议使用586或以上的计算机。
系统软件：操作系统Windows 2000、XP及以上版本，SQL Server2000。
运行环境:Microsoft Visual C++6.0，浏览器使用IE5.5及以上版本。
3.3.2代码实现：在认证过程使用的加密和解密算法相同，已利用VisualC++6.0实现，另外签名和验证的算法也和加密算法相同，只是每次利用的秘钥不同，这也是利用RSA算法进行认证的优势。
4、结 论
RSA算法自公布以来经过20多年的发展和考验，除了其速度稍慢之外至今尚未找到其它的缺陷，因此RSA算法的应用越来越广泛。本文设计的是一种基于RSA，并通过VC++实现了基于该方案的系统，有效解决了身份认证困难复杂的问题，对具有该加密的身份认证系统类需求的应用有一定的实用价值。
参 考 文 献：
[1] 郭拯危，缪亮. 一种改进的RSA算法的研究与实现.河南大学学报，2006，36（1）:98~99
[2]王建兵.PKI数字证书在WEB系统中的安全应用.信息技术，2005，(1):40~44
[3]高蕾，郑建德.基于PKI的高校安全教务管理研究.厦门大学学报，2006，5月:305~307
[4]Matrix Security.2004
[5]吕丽平.一种组合加密算法的设计与实现.青岛科技大学硕士论文，2005