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文件数据加密解密

                 廿载磨一剑，FF之密码终结者  

    FF所使用的密码系统：
    对称密码系统：应用于加密/解密，计算量小，速度快，密钥长128位，对明文以128比特为单位分块进行加密。
    摘要函数：其实是对称密码系统的变形。即使用一个固定的“摘要密钥”来替代一次一变的加密密钥，当然，为了更好地适应摘要计算的特殊要求，还进行了一些小的变形。
    非对称（公开）密钥系统：应用于密钥的传递和数字签名，签名的速度无可挑剔（私钥体长只有512位），但核对签名时的速度我就无能为力了（公钥体131072字节！但应该也不会比1000位的RSA慢多少吧？我没有对比过），好在要传递的密钥和要签名的摘要都只有128位，需要计算的数据很少。密钥的实际空间256位（心理作用，既然是公开的密钥，总得设定得长一点才心安，如果你觉得还不够，我可以将其改为512位，不过公钥就扩展得太厉害了，可能有几M）。

    FF所使用的密码系统均为开发者自行开发的，耗时二十余年。我是在读高中时，受徐迟的报告文学《歌德巴赫的猜想》影响而喜欢上数学的。时值恢复高考之际，使开发者能有幸在川大数学系学了几天概率统计，虽然川大的数论拓朴等研究领域在全国都是领先的，但因开发者愚顿，仅学了恩师的一点皮毛，故在开发FF时，不敢使用数论等高深技术。
    在开发时，开发者的设计指导思想是“安全第一”，所以该系统没有使用“大数”，开发者认为有关“大数”的一些理论是一些不能确定的猜想，如RSA的“大数难于分解”的猜测，没有人证明过有简单的方法可以分解一个大数，当然，同样也没有人证明大数无法进行方法简单的因子分解。FF所使用的方法都是相对比较简单的，开发者崇尚“越是简单的东西，就越坚固可靠”，因为只有简单的算法，才可能对其进行可靠性论证。
    在该思路的指导下，FF在加密理论（不是具体的算法）上是完全新创的，没有使用质数，生成密钥的过程十分简单，这也是为什么自称是“密码终结者”的原因：已经没有继续研究加密方法的必要了，FF是无法破解的，而且它提供了一种构造具体算法的方法，如果随着计算能力的提升，你认为密钥已经不够安全，则简单地增加长度就可以了。

    FF密码不是一种算法，而是一种密码理论，可以产生无数种算法变形。

    FF（Found Friend）：一套网络安全及传输系统，包括：
    安全系统(FfEnc)：以密码终结者为核心的加密及签名系统，即你现在正在使用的程序；
    IP定位服务系统：为没有固定IP和端口的程序提供IP定位服务，建设中；
    即时通讯：类似于QQ和MSN的短信服务，建设中。

    
              FF ([e-mail])
                   2003-9-5
                 于测试版发行日
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    为什么要研发FfEnc？

    1、加密软件作为一类特殊的软件，除非厂商出版中文版，否则是无法汉化的。因为汉化必然要修改软件，这就意味着可能会影响软件的安全性，而这又正是注重安全的用户所忌的。所以我们用的都是原装的，而这类软件又都是英文的（主要原因是算法的专利掌握在美国人手中，FF是国人的第一个算法完整的方案）。因国人大多E文欠佳，故急需国产的加密软件。
    顺便说一下，开发者的E文也欠佳，是否有人愿意帮忙将FF西化？软件中用的几个词我倒还能对付，但写说明文档我就没有办法了。实际上我连中文的都写不好:)

    2、现有的算法本身不安全。现在的主流算法是RSA算法，开发者一直在关注RSA，虽未能将其破解，但我有一种预感：RSA应该是能解开的——尤其是使用概率统计的办法，对于一个特定的“大数”，虽然你不一定能将其解开，但如果你运气好的话，可能也就是几分钟的事（具体的概率我没有算过，不好意思，大学时太贪玩，概率统计没有学好）。

    3、加密是信息安全的基础，一个泱泱大国，我们不可能把自己的安全建立在美国的加密软件基础之上。我们必须要有自己的算法和软件。

    4、美国规定，所有的加密软件都必需留后门。如果你E文尚可，可以读一下PGP等美国加密软件的说明文档，里边都有一个警告，大意是：“依政府之有关规定，本软件留有后门，以便执法部门在必要时可以不用密钥而直接解密你的加密文件”!!!!!!至于除了执法部门外，是否还有其他人知道后门就不得而知了，但厂商和他的程序员肯定知道的。
    即使是这样，美国还不许向中国出口/发行最新版的加密软件（即使已经留有了后门），下载服务器只给美国和加拿大提供最新版本的软件下载。下载过PGP的用户肯定是有所体会的。


    FF真的无法破解吗？

    这看你如何理解“无法破解”的含意。
    从理论上讲，只有一次一密的算法才是真正无法破解的，而所有使用密钥的算法都是可以破解的，FF亦同，因为使用密钥就意味着不是一次一密。
    从实际的角度讲，如果破解一个密码要用几万甚至于几亿年的时间，则我们可以认为该密码是不可破译的。
    密码学体系包括以下几个主要部分：加密、摘要、密钥传递、签名等。
    加密/摘要的问题不大，主要是密钥长度，只要把密钥加长，就能应付攻击。这两个问题可以说已经被密码学界早已解决了。当然，标准是另外的问题。
    现今密码学的热点是密钥传递/签名问题。FF的成功突破之处也正在于此。FF与RSA不同之处是：FF是一种方法（不是算法），使用该办法可以很随意地构造出任意多的具体算法，所有的算法都不用“大数”，而是用成千上万个小的随机数作为密钥。所以FF的密钥长度是任意的，你可以构造任意长的密钥，而密钥越长，就越安全，可以抵抗更高强度的攻击。从这个角度说，FF是无法破解的。
    当然，FF的缺陷也正在于此，FF的公钥扩散的十分严重，因为这成千上万的小数是相关的，不是真正随机的，他们是由256位真正的随机数计算出来的。你现在使用的2.0.0版（第一个正式的发行版，1.0版是测试版）的公钥实际密钥空间是256位，但公钥体已经长达131072字节（约一百万位），如果将FF公开密钥的长度增加到1000位，则公钥体将长达几十M字节（约几亿位）。
    也可以用FF构造另外一种算法，公钥就不会扩散的这么严重，但程序代码就比较复杂了，所以我还是选择了这种代码最简单的算法，如果把软件封面的地图去掉，本版的程序才40K。
    而RSA算法要找两个“很大”的质数作密钥，但找大质数是十分困难的，所以其密钥长度受制于寻找质数的能力，不能随意加长。




    
              FF ([e-mail])
                   2003-9-15
                 于2.0.0版发行日



FF算法已知的问题与缺陷：

    FF包括摘要、加密、密钥传递、签名等几部分。其中密钥传递和签名是同一算法（FF公钥算法）的不同应用，故FF实际上有三种算法组成。
    FF摘要和加密算法遵循密码学界公认的指标要求，是安全可靠的。
    从理论上讲，用私钥加密的信息可以用公钥将其恢复，反之，用公钥加密的信息也可以用私钥将其恢复。但在实际应用中，由于受计算机的计算精度所限，恢复出来的“原文”与真正的原文总是存在着一定的差异，这就是FF公钥算法的“偏差”。
    所以在FF2.0及以前的版本中，有可能存在着：
    1、签名人用私钥对摘要进行签名后，因FF公钥算法偏差的存在，他人在用签名人的公钥进行验证时，恢复出来的摘要与原摘要不同，导致签名的验证失败；
    2、发信人用收件人的公钥加密通信密钥后，将密钥与密文信一并交收件人，但收件人用其私钥对密钥进行恢复后，因FF公钥算法的偏差，恢复出来的密钥与真正的密钥有差异，导致密文信无法解密。
    经过初步的测试、统计和论证，FF认为偏差值应该是基本上呈正态分布的，即偏差越大，其出现的可能就越小。
    对于1，FF在FFCA（密码终结者的数字身份认证系统）中将使用修正技术，以使所有的签名均能通过验证。由于文件格式的原因，2.1.0版只能对其进行部分的控制，以便绝大多数的签名能通过验证。
    对于2，因为本次所选用的具体算法及计算方式、表达方式等原因，FF无法完全解决该问题，在2.1.0及以后的FFCA版本中，将使用控制技术，尽可能地将该现象出现的可能性减小。经评估，新版中出现该现象的可能性小于1/2^128，应该是可以接受的。


            




              FF ([e-mail])
                   2003-9-19
                 于2.0.0版发行日





现已改版为FFCA（霏霏认证）1.0.1版，增加了数字证书功能。


              FFCA ([e-mail])
                   2003-10-4
                 于1.0.1版发行日