胡忠旭，徐小華

（昭通師范高等?？茖W(xué)校 網(wǎng)絡(luò)信息中心，云南 昭通 657000）

基于數(shù)字串加密算法的研究與實現(xiàn)

胡忠旭，徐小華

（昭通師范高等?？茖W(xué)校 網(wǎng)絡(luò)信息中心，云南 昭通 657000）

針對數(shù)字串在信息管理中的安全問題，提出了一種實用的數(shù)字串加密算法.將此算法應(yīng)用于磁卡加密，由此證明該算法具有一定的實用價值.

數(shù)字串；加密算法；磁卡

數(shù)字串被廣泛應(yīng)用到管理信息系統(tǒng)中，特別常見的有各種卡的卡號.以磁卡為例，磁卡在使用中一般會印上卡號，如銀行卡卡號、會員卡卡號等.為了便于使用和方便讀卡設(shè)備直接讀出卡號而完成在各種卡管理的系統(tǒng)中的輸入操作，很多磁卡上直接寫入了明文卡號.由此導(dǎo)致磁卡很容易就被復(fù)制、克隆，引出了磁卡的安全問題，所以在制卡時，應(yīng)該考慮如何對卡號（寫入卡中的數(shù)字串）進(jìn)行加密處理，確保磁卡安全，便于磁卡推廣使用.關(guān)于磁卡安全問題，最大困難是磁卡中的數(shù)據(jù)只能用數(shù)字表示時如何對其進(jìn)行加密；對此一直缺乏一種行之有效的算法對磁卡數(shù)字串進(jìn)行加密.于是，本文在數(shù)字串安全問題進(jìn)行探討基礎(chǔ)上，提出了一套實用的數(shù)字串加密算法，并將其應(yīng)用到磁卡的制卡加密中.

1 數(shù)字串加密、解密算法

要確保使用數(shù)字串進(jìn)行信息表示的應(yīng)用的安全，需要對數(shù)字串進(jìn)行加密處理，鑒于很多系統(tǒng)中只能用數(shù)字進(jìn)行特定信息的表示，所以加密后的數(shù)據(jù)仍然只能是數(shù)字串，對此，可以采用如下的加密算法.

加密算法及步驟描述：設(shè)有數(shù)字串S由0至9的數(shù)字構(gòu)成，其中的每位數(shù)字用S（i）表示.

1、S（i）: 表示需要加密的數(shù)字；

2、設(shè)定加密因子N: 1至9九個數(shù)中的任意數(shù)字；

3、E（i）：被加密的數(shù)字.E=（S（i）+N）mod 10;

解密算法描述：

1、解密因子M: M=10-N；M的值可以在運(yùn)行時生成即可；

2、S（i）=（E（i）+M）mod 10；逐位還原原數(shù)字串.

以上是基本的加密、解密算法，對于加密后的數(shù)字串，可以直接將其寫入磁卡，亦可以在其間插入定長隨機(jī)數(shù)，或交換其中的某些位置的數(shù)字以加大破解的難度.對于數(shù)字串的加密，可以采用這些算法簡單、但行之有效的方法進(jìn)行.下面以磁卡數(shù)字串加密做應(yīng)用說明.

2 加密、解密算法的實現(xiàn)

一般磁卡讀寫設(shè)備廠家都會提供Delphi[1]的寫卡接口，方便開發(fā)各種信息管理系統(tǒng)中使用該接口進(jìn)行磁卡數(shù)據(jù)的讀寫.所以這里提供一個Delphi的加密、解密算法供應(yīng)用參考.

2.1 用Delphi實現(xiàn)的加密算法

通過加密因子（EncryptCode）對數(shù)字串進(jìn)行加密處理，返回結(jié)果可供程序使用.返回的數(shù)據(jù)格式為字符數(shù)組，即把數(shù)字串當(dāng)成字符進(jìn)行處理.

function EncryptStr(InitContent: String;EncryptCode:Integer):String;

var

i, T,StrLength: Integer;

//定義兩個字符串以保存加密過程數(shù)據(jù)和結(jié)果.

StrEncrypted,Tstr: String;

Tchar: string;

//定義字符數(shù)組，方便對數(shù)字串中的每個元素進(jìn)行處理.

StrArray: array [0..40] of Char; begin

StrLength:= Length(InitContent);

StrPCopy(StrArray,InitContent);

for i:=0 to StrLength-1 do

begin

T:= StrToInt(StrArray[i])+EncryptCode;

T:= T mod 10;

Tstr := IntToStr(T);

StrArray[i]:= Tstr[1];

end;

//交換第一位與第三位的位置；可以根據(jù)實際情況自行設(shè)定，亦可采取其他方法對數(shù)字串進(jìn)行再加工處理.

Tchar:= StrArray[0];

StrArray[0]:= StrArray[2];

StrArray[2]:= Tchar[1];

//處理完畢，數(shù)組轉(zhuǎn)字符串

StrEncrypted:=StrPas(StrArray);

Result:= StrEncrypted;

end;

2.2 解密算法

根據(jù)2.1的加密算法，解密算法是加密過程的逆運(yùn)算，依據(jù)1中的解密算法描述，可以采用加密因子作為解密函數(shù)的參數(shù)進(jìn)行解密處理.

function DecryptStr(EncryptedStr: String;EncryptCode: Integer):String;

var

i, T,StrLength: Integer;

//定義兩個字符串以保存解密過程數(shù)據(jù)和結(jié)果.

StrDecrypted,Tstr: String;

Tchar: string;

//定義字符數(shù)組，方便對數(shù)字串中的每個元素進(jìn)行處理.

StrArray: array [0..40] of Char;

Begin

//根據(jù)加密因子生成解密因子

M:= 10 - EncryptCode；

StrLength:= Length(EncryptedStr);

一方面，培養(yǎng)一支理論基礎(chǔ)扎實、制度研究深入、具備創(chuàng)新能力的研究創(chuàng)新人才隊伍。研究創(chuàng)新團(tuán)隊?wèi)?yīng)當(dāng)率先深入學(xué)習(xí)最新的財務(wù)政策、制度，針對政府會計制度改革、管理會計應(yīng)用等相關(guān)文件認(rèn)真研究，出臺具體的操作規(guī)范、實施細(xì)則等，推動新制度下核算工作的順利開展。同時，作為財務(wù)前臺人員，研創(chuàng)隊伍能夠獲取第一手的資金收支數(shù)據(jù)，實時監(jiān)控各類資金收支的運(yùn)行情況，通過對會計基礎(chǔ)信息進(jìn)行歸集、分類，分析，及時發(fā)現(xiàn)問題、采取深入研究和集體探討方式，找出問題原因并提出解決措施。

StrPCopy(StrArray,EncryptedStr);

for i:=0 to StrLength-1 do

begin

T:= StrToInt(StrArray[i])+M;

T:= T mod 10;

Tstr := IntToStr(T);

StrArray[i]:= Tstr[1];

end;

//交換第一位與第三位的位置；與加密算法對應(yīng)；

Tchar:= StrArray[0];

StrArray[0]:= StrArray[2];

StrArray[2]:= Tchar[1];

//處理完畢，數(shù)組轉(zhuǎn)字符串

StrDecrypted:=StrPas(StrArray);

Result:= StrDecrypted;

end;

2.3 生成定長的隨機(jī)數(shù)，以8位數(shù)為例

如果需要更安全的加密效果，可以采用在加密串中添加隨機(jī)干擾數(shù)的方法實現(xiàn).如對8位數(shù)字串，可以在其前、后，或者規(guī)定第幾位之后加入一個或多個干擾串.當(dāng)然加密之后還要能確保解密算法容易執(zhí)行，所以插入的隨機(jī)干擾串最好是定長的.下面提供一個Delphi實現(xiàn)的生成定長隨機(jī)數(shù)串的函數(shù)供參考：

//該函數(shù)產(chǎn)生8為數(shù)字的隨機(jī)數(shù).

function RandNumber():Longint;

var

RandNum: Longint;

begin

Randomize;

RandNum:= Random(99999999);

//確保取到定長的隨機(jī)數(shù)字串

while (RandNum ＜ 1000000) or (RandNum ＞90000000) do

RandNum:= Random(99999999);

Result:= 9999999+ RandNum;

end;

2.4 加密算執(zhí)行情況

在不加入隨機(jī)數(shù)干擾的情況下，執(zhí)行程序（2.1所提供的加密算法）可以實現(xiàn)對卡號加密如下：

表1 加密情況說明

3 數(shù)字串加密算法的應(yīng)用——磁卡加密

3.1 磁卡

磁卡的最早應(yīng)用是作為信用卡出現(xiàn)在金融領(lǐng)域.[2]隨著計算機(jī)技術(shù)，信息管理水平的提高，磁卡的應(yīng)用愈來愈廣泛，銀行卡、會員卡、禮品卡等無處不有其身影.

圖1 磁卡的物理結(jié)構(gòu)

磁卡將信息保存到磁道（Track1，Track2，Track3）上；允許使用的數(shù)字和字符，以下是3個磁道的不同特性說明.

◆Track1(IATA)：記錄密度為210BPI；可以記錄0～9 數(shù)字及A～Z 字母等；總共可以記錄多達(dá)79個數(shù)字或字符（包含起始結(jié)束符和校驗符）；由于Track1 上的信息不僅可以用數(shù)字0～9 來表示，還能用字母A～Z 來表示信息，因此Track1 上信息一般記錄了磁卡的使用類型、范圍等一些“標(biāo)記”性、“說明”性的信息.例如銀行卡中，Track1 記錄了用戶的姓名，卡的有效使用期限以及其他的一些“標(biāo)記”信息.

◆Track2（ABA）：記錄密度為75BPI；可以記錄0～9 數(shù)字，不能記錄A～Z 字符；總共可以記錄多達(dá)40個數(shù)字（包含起始結(jié)束符和校驗符）.

◆Track3（THRIFT）：記錄密度為210BPI；可以記錄0～9 數(shù)字，不能記錄A～Z 字母；總共可以記錄多達(dá)107 個數(shù)字或字符（包含起始結(jié)束符和校驗符）.

除銀行及個別有特殊用途的行業(yè)外，一般采用單二軌磁卡（只有Track2可以記錄數(shù)據(jù)）作為會員卡、打折卡等.該類磁卡成本低廉，讀寫設(shè)備使用方便.

3.2 用Delphi實現(xiàn)的磁卡數(shù)字串加密寫卡程序

該程序通過寫卡設(shè)備廠家提供的程序接口進(jìn)行開發(fā)，在寫卡之前可以對寫卡數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，用戶可選是否加密，是否采用隨機(jī)數(shù)字串對寫卡數(shù)據(jù)進(jìn)行干擾.對于解密，只需在運(yùn)行DecryptStr函數(shù)前將隨機(jī)數(shù)字串去除即可.

圖2 寫卡程序

結(jié)束語

除了將該算法用于磁卡加密外，還可以將其用到任何需要對數(shù)字串進(jìn)行安全保護(hù)的應(yīng)用系統(tǒng)中.

[1] 明日科技，梁水等.Delphi開發(fā)技術(shù)大全[M].人民郵電出版社，2007.

[2] 朱玉存，劉義欣.磁卡及磁卡技術(shù)[J].科技廣角，1995,（6）.

Based on Numerical Strings The Encrgption Algorithm Research and Realice

HU Zhong-xu ,XU Xiao-hua
(Zhaotong Teachers’ College,Network&Information Center,ZhaoTong 657000,China)

According to the numerical strings, security issues in the information management, put forward to a practical numerical strings, encryption algorithm.Apply this algorithm to magcard encryption, which proved that the algorithm had some practical value.

numerical strings; encryption algorithm; magcard

TP3

A

1008-9128（2011）04-0034-03

2011-06-20

胡忠旭（1983-）男，云南鎮(zhèn)雄人，碩士，講師.研究方向：軟件工程.

[責(zé)任編輯 張燦邦]