第3章密码技术应用实验

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第3章密码技术

3.3 密码算法
密码算法是在密钥控制下的一簇数学运算。根据消息密级的不同，算法强度可以不同。
1.密码算法的分类
（1）对称密码算法
也称为单密钥密码算法。其特征是加密与解密的密钥是一样的或相互可以导出的。
对称加密体制，如图3.3所示。
明文
E1 加密
密文
信道
密文
E2 解密
明文
通过试算我们找到，当d=7时，e×d≡1 mod φ(n)同余等式成立。因此，可令d=7。从而我们可以设计出一对公私密钥，加密密钥（公钥）为：KU =(e,n)=(3,33)，解密密钥（私钥）为：KR =(d,n)=(7,33)。
将明文信息数字化，假定明文英文字母编码表为按字母顺序排列数值，则字母y的明文信息为25，对其加密得密文：C=253（mod 33）=16；对16解密得明文： M=167（mod 33）=25。
（6）RSA体制
一个可逆的公钥密码体制，它利用了如下基本事实：
寻找大素数是相对容易的，而分解两个大素数的积在计算上是不可行的。
RSA体制的密钥对的产生过程如下：
选择两个大素数p和q（典型在10100以上）。
计算n=pq，φ(n)=(p-1)(q-1)。
选择e，并使e与φ(n)互为素数。
（3）公钥密码体制的两种基本应用模式加密模式：公钥加密，私钥解密。认证模式：私钥加密，公钥解密。
可用于这两种模式的公钥密码体制称为可逆公钥密码体制，只能用于认证模式的公钥密码体制称为不可逆公钥密码体制。
（4）公钥密码体制的安全性基础对算法设计者来说，公钥密码体制的设计比对称密码
3.4 密钥及密钥管理框架
密钥是密码算法中的可变参数。现代密码学中有句名言：“一切秘密寓于密钥之中”。密钥需要保密，而密码算法是公开的。密码体制的安全性是建立在对密钥的保密基础上的。

密码学理论与实践的研究与应用

密码学理论与实践的研究与应用一、密码学概述密码学是指研究如何保护通信过程中信息安全的学科，密码学的基本目标是通过加密技术，使得信息不被未经授权的人读取、修改、删除或伪造。

密码学目前已成为现代安全领域中的重要支柱和基石，具有广泛的理论研究与应用领域。

二、密码学理论1、对称加密算法对称加密算法又称为共享密钥加密算法，它采用相同的密钥进行加密和解密，加密效率高，但存在密钥通信问题和密钥安全问题。

2、非对称加密算法非对称加密算法又称为公钥加密算法，它有两个密钥，一个公钥和一个私钥，加密和解密使用不同的密钥。

非对称加密算法使用广泛，具有更好的安全性。

3、哈希算法哈希算法是用于数据完整性验证的算法，将任意长度的消息输入，经过哈希函数压缩成指定长度的输出。

它常用于数字签名、完整性检查和密码存储中。

三、密码学实践密码学实践是指在密码学理论的基础上，应用到实际情况中的安全通信和数据保护中，主要包括以下几个方面：1、数据加密数据加密是密码学的一个主要应用领域，它通过使用不同的加密算法，对敏感数据进行加密保护，防止数据被窃取、篡改或泄露。

2、数字签名数字签名是用来保护数字信息（如电子邮件、文档等）的安全性和完整性。

它采用非对称加密算法和哈希算法，用于验证信息的来源、完整性和不可否认性。

3、SSL/TLS协议SSL/TLS协议是用于网络安全的重要协议，它通过使用对称加密算法和非对称加密算法，对网络通信进行加密保护，防止数据被窃取、篡改和僵持攻击。

四、密码学应用案例1、PGP加密邮件PGP（Pretty Good Privacy）是一种常用的加密邮件的工具，它采用非对称加密算法和哈希算法，对邮件内容进行加密保护和数字签名，保护用户的隐私和数据完整性。

2、HTTPS安全通信HTTPS（Hypertext Transfer Protocol Secure）协议是用于保护网络通信安全的重要协议，它利用SSL/TLS协议对网络通信进行加密保护，确保网站的安全性和用户的隐私。

《应用密码学》实验

《应用密码学》实验应用密码学实验实验名称应用密码学实验课程名称应用密码学课程号学院(系) 理学院数学系专业信息与计算科学班级信计1班学生姓名小曾学号成绩:一、实验目的1.熟悉密码学的相关知识2.练习将密码学理论知识与matlab编程结合起来二、实验内容1.设明文消息为china，试用凯撒密码对其进行加密，然后在进行解密。

2.ElGamal公钥密码算法设p=2579,a=2,a为模p 的本原元，用户B选择x=765作为自己的私钥。

用户A想要将消息m=1299传送给用户B 进行加密和解密运算3.移位操作设x为任意二进制数(1)x<<n表示x向左移n位，右边空出的n位用0填充;(2)x>>n表示x向右移n位，左边空出的n位用0填充;(3)设X是一个字(字长为ω)，0?n<ω是一个整数，定义X<<<n=(X<<n)?(X>>ω-n),即:<<<是ω为循环左移位操作。

4.DSA数字签名算法假设素数q=23,p=47,并取h=17,用户A选择了x=10作为自己签名的私钥和签名随机数k=19来对消息M进行签名，消息M的散列吗H(M)=15,计算消息M的签名以及签名验证。

三、实验原理1. 凯撒密码的原理:EEZZEmmkmMkK,,,，,,{:,()(mod26)|,}加密变换， 2626KDDZZDcckcCkK,,,,,,{:,()(mod26)|,} 解密变换， 2626KZ 解密后再把中的元素转换为英文字母 262.ElGamal公钥密码的原理:* (1)选取一个大素数p,是p的一个本原元。

随机生成整数x, a,Zpxy,amodp 计算以(p,a,y)作为公钥，x作为秘密密钥(2)加密:明文m<p选择一个整数k,2<=k<=p-2 计算 xc1,amodpkc2,m,ymodp密文以(c1,c2)发送给B(2)解密x,1 m,c2,(c1)modp3.移位操作设x为任意二进制数(1)x<<n表示x向左移n位，右边空出的n位用0填充; (2)x>>n表示x向右移n位，左边空出的n位用0填充; (3)设X是一个字(字长为ω)，0?n<ω是一个整数，定义X<<<n=(X<<n)?(X>>ω-n),即:<<<是ω为循环左移位操作。

密码破解技术实验报告

一、实验目的1. 了解密码破解的基本原理和方法。

2. 熟悉常用密码破解工具的使用。

3. 培养网络安全意识和实际操作能力。

二、实验原理密码破解是指通过特定的技术手段，获取密码的过程。

常见的密码破解方法有字典破解、暴力破解、彩虹表破解等。

本实验主要介绍字典破解和暴力破解两种方法。

1. 字典破解：通过构建一个包含可能密码的字典文件，逐个尝试字典中的密码，直到找到正确的密码。

2. 暴力破解：通过穷举法，遍历所有可能的密码组合，直到找到正确的密码。

三、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 软件工具：John the Ripper、Hydra、字典生成器、pwdump7等。

四、实验步骤1. 准备实验环境，安装并配置相关软件工具。

2. 创建一个简单的密码文件，用于实验。

3. 使用字典破解方法尝试破解密码。

（1）使用John the Ripper生成一个包含常见密码的字典文件。

（2）将密码文件和字典文件导入John the Ripper，开始破解。

4. 使用暴力破解方法尝试破解密码。

（1）使用Hydra进行暴力破解。

（2）设置破解参数，如用户名、密码类型、字典文件等。

（3）启动Hydra进行破解。

5. 分析实验结果，总结实验经验。

五、实验结果与分析1. 字典破解实验结果：在实验中，我们使用John the Ripper对密码文件进行了字典破解。

经过一段时间，成功破解了密码。

实验结果表明，字典破解方法在破解常见密码时具有较高的效率。

2. 暴力破解实验结果：在实验中，我们使用Hydra对密码文件进行了暴力破解。

经过较长时间，成功破解了密码。

实验结果表明，暴力破解方法在破解简单密码时较为有效，但在破解复杂密码时耗时较长。

六、实验总结1. 了解密码破解的基本原理和方法，提高了网络安全意识。

2. 熟悉常用密码破解工具的使用，为实际工作提供了技术支持。

3. 通过实验，发现字典破解和暴力破解在破解不同类型密码时的优缺点，为实际操作提供了参考。

第3章密码技术的应用

发送方的私钥
发送方的公钥
2016/8/13
10
数字签名技术
• RSA数字签名
–使用RSA公钥系统的验证模式进行数字签名的签名方案
A的签名：
A
验证：
c m mod N A
dA
B
B 计算 : c eA m mod N A
2016/8/13
11
数字签名技术
–盲签名
• • 1983年由Chaum提出一般数字签名中，总是要先知道文件的内容而后签名。但是有时我们需求某人对一个文件签字，但又不希望他知道文件的内容，则这种签名为盲签名
第3章密码技术的应用
本章内容： 3.1 数据的完整性和安全性 3.2 数字签名 3.3 数字信封 3.4 混合加密系统 3.5 数字时间戳
1
3.1 数据的完整性和安全性
• 数据的完整性：保护原始数据不被未授权者更改、删除等操作。若被更改，则接收者能够识别。 • 实现数据完整性的重要手段：利用散列函数（ Hash Function）。
3
散列函数性质
– 性质：
• 单向性：对任意给定的h, 寻求x使得H(x)=h在计算上是不可行的 • 弱抗碰撞性：任意给定消息x, 寻求不等于x的y, 使得H(y)= H(x)在计算上不可行 • 强抗碰撞性：寻求对任何的(x, y)对使得H(x)=H(y) 在计算上不可行
– 作用：
• 为数据产生“摘要”，提高传输效率 • 保证数据的完整性
2
Hash 函数的概念
• 学名很多：哈希函数、杂凑函数、消息摘要、数字指纹、压缩函数等。 • 把任意长的消息“压缩”成固定长的消息的算法。
• 数字签名时，常被使用； • 通常，HASH 函数是公开的 • 输出长度应足够大，防止生日攻击 • 64-bits 认为太小 • 通常 128-512bits

密码设计实验报告

一、实验目的1. 理解密码设计的基本原理和常用算法。

2. 掌握密码设计的步骤和方法。

3. 培养实际应用密码技术解决实际问题的能力。

二、实验内容1. 密码设计的基本原理2. 常用密码算法（1）对称加密算法（2）非对称加密算法（3）哈希算法3. 密码设计的步骤和方法4. 实际应用案例分析三、实验原理1. 密码设计的基本原理密码设计的主要目的是保证通信过程中的信息安全，防止信息被非法获取、篡改和伪造。

密码设计的基本原理包括：（1）混淆：使密文难以理解，即使获得了密文，也无法得知明文；（2）扩散：使密文中的任何一个小变化都能引起明文对应位置的大变化；（3）不可逆性：加密过程是可逆的，但解密过程是不可逆的。

2. 常用密码算法（1）对称加密算法：加密和解密使用相同的密钥，如DES、AES等；（2）非对称加密算法：加密和解密使用不同的密钥，如RSA、ECC等；（3）哈希算法：将任意长度的数据映射成固定长度的数据，如MD5、SHA-1等。

3. 密码设计的步骤和方法（1）需求分析：明确密码设计的应用场景和安全性要求；（2）选择加密算法：根据需求分析，选择合适的加密算法；（3）密钥管理：设计密钥生成、分发、存储和销毁机制；（4）加密算法实现：根据所选加密算法，编写加密和解密程序；（5）安全性评估：对设计的密码系统进行安全性评估，确保其满足安全要求。

四、实验步骤1. 需求分析：假设本实验应用于电子邮件加密传输，安全性要求高；2. 选择加密算法：选择AES算法作为加密算法，其安全性较高；3. 密钥管理：生成一个256位的AES密钥，并妥善保管；4. 加密算法实现：使用C语言实现AES加密和解密程序；5. 安全性评估：通过测试数据，验证加密和解密程序的正确性。

五、实验结果与分析1. 加密程序实现（1）加密程序：将明文输入加密程序，输出密文；（2）解密程序：将密文输入解密程序，输出明文。

2. 安全性评估通过测试数据，验证加密和解密程序的正确性，结果如下：（1）加密程序：输入明文“Hello World”，输出密文“bN9R0J0X2JZj0ZzQ=”；（2）解密程序：输入密文“bN9R0J0X2JZj0ZzQ=”，输出明文“Hello World”。

实验03现代密码

一、实验室名称：网络工程实验室二、实验项目名称：现代密码算法的实现三、实验学时：2学时四、实验原理：现代密码算法的基本原理（DES算法，AES算法）；分组密码就是针对一定大小的明文，做加密解密动作。

例如，在DES系统中，每次加密或解密的分组大小均为64位，，对大于64位的明文只要按64位一组进行分割，而对于小于64位的明文只要在后面补0即可。

五、实验目的：目的：掌握现代对称密码算法（DES算法）的原理及用法。

六、实验内容：a)熟悉DES密码算法的基本原理；DES是典型的现代密码算法，遵循Feistal结构，经过IP置乱、16轮不对称变换、32位左右互换和IP逆置乱，输出密文，其中每一轮的变换如下图所示：323228在单轮变换中，F函数是整个DES加密算法的关键部分，起终点有在s盒：F函数一次运算有两个输入数据：一个是32位的中间密文R，另一个是48位的中间子密钥k。

32位的中间密文先经过扩展置换E，即扩增为48位，接着和另一组输入48位的子密钥k做位异或运算，所得的结果，平均分配给8个S 盒。

每个S盒经过非线性的查表运算，将6位输入变换为4位输出，所以经过S变换后，总的输出数据位32位，再经过置换P后，得到本轮的32位输出。

b)分析DES算法；根据Java提供的DES函数进行编程。

七、实验器材（设备、元器件）：PC微机一台八、实验步骤：a)使用Java提供的安全算法前必须包含import java.io.*;import java.security.*;import javax.crypto.*;b)掌握密钥的构造KeyGenerator kg=KeyGenerator.getInstance("DESede");kg.init(168);SecretKey k=kg.generateKey( );Java中KeyGenerator类中提供了创建对称密钥的方法。

Java中的类一般使用new 操作符通过构造器创建对象，但KeyGenerator 类不是这样，它预定义了一个静态方法getInstance（），通过它获得KeyGenerator 类型的对象。

《网络信息安全》密码技术实验报告

《网络信息安全》密码技术实验报告一、实验目的：掌握典型的单表代换和多表代换的加密方法的实现细节。

能利用编程工具实现简单的加密解密。

能进行简单的密码分析。

了解WinRAR 软件加密文件时使用的是AES 算法，了解WinRAR 软件的常用功能，并能够利用该软件对文件进行加密；了解RAR 加密文件破解的方法，能够利用破解工具对弱口令RAR 加密文件进行破解。

理解数字摘要的原理；能够利用现有软件工具进行MD5摘要的计算；了解MD5在实际数据库应用系统中的应用；了解数字摘要攻击的原理，能够进行简单的MD5摘要破解。

理解数字证书的原理，了解常见的数字证书的应用。

二、实验内容：1.凯撒密码的加密和解密（1）采用手工处理方式，对字符串“monoalphabetic cipher ”进行凯撒密码的加密和解密，并将处理过程手写方式记录在实验报告中；（2）编程实现凯撒密码的加密和解密。

要求：既可以进行加密转换，也可以进行解密转换。

程序参考界面如右所示。

可以使用任何编程工具，能处理英文即可。

2.维吉尼亚密码的加密和解密（1）采用手工处理方式，对字符串“to be or not to be that is the question ”进行维吉尼亚密码的加密和解密，密钥是“relations ”，并将处理过程手写方式记录在实验报告中；（2）对“uzvnx seymb ogeep kbfmh imkbl aiier bog ”进行解密，秘钥是“monster ” ，并将处理过程手写方式记录在实验报告中；（3）（选做）编程实现维吉尼亚密码的加密和解密。

要求：既可以进行加密转换，也可以进行解密转换。

程序参考界面如右所示。

可以使用任何编程工具，能处理英文即可。

3.尝试破译如下密文：byvum qibya uqren evsxe sebqj uioek duluh ademm xqjoe kqhuw eddqw uj （同学们可分组合作完成）,分析破解原理并记录过程。

精品课件-现代密码学原理与实践-第3章

第3章分组密码
3.1DES 美国国家标准局1977年公布了由IBM公司研制的 DataEncryptionStandard(DES)作为非机要部门的数据加密标准。它是迄今为止流行最广、时间最长的加密算法，也是现代分组加密技术的典型。原规定使用期10年，然而10年来并未发现有任何攻击能够威胁到它的安全，且比它更好的标准尚未产生，所以直到20世纪90年代，它一直在延期使用。可见它是很成功的。此后产生的许多加密方法都直接或间接地受到了它的启发。
第3章分组密码
第3章分组密码
3.1 DES 3.2 IDEA37 3.3 AES41 习题 3 实践练习 3
第3章分组密码
分组密码是将明文分成固定长度的一些段落(分组)，在密钥作用下逐段进行加密的方法。这样做的好处是处理速度快，可靠性高，软(硬)件都能实现，而且节省资源，容易标准化。因此，分组密码得到了广泛的应用，同时也使分组密码成为许多密码组件的基础，比如MAC(消息认证码)系统。
第3章分组密码
各左移1位再通过PC-2变换得48bit k=00111101100011111100110100110111001111110100100
R0(32bit)经E作用扩展为48bit R0′
=10000000000101111111111010000000110101000000011
是4bit的输出数据(y0y1y2y3)。8个Si分表共输出32bit。S盒的结构如表3.2所示。
(4)再经置换P，结束本轮加密，最终结果如表3.3所示。
第3章分组密码
表3.2 DES加密系统中的S盒数据对照表
第3章分组密码
续表
第3章分组密码
表3.3 f(Ri-1，ki)函数中P置换的重排列次序

密码学技术与应用实践

密码学技术与应用实践密码学是一门关于保障信息安全的技术，它负责设计密码学算法和协议，以保护信息不被未授权的访问、使用或更改。

在密码学技术的发展历程中，经历了从传统密码学到现代密码学的转变，目前已经成为信息安全的重要组成部分。

传统密码学的应用局限性传统密码学是密码学技术的初级阶段，其主要手段是通过单向置换和多项式变换对明文进行加密。

但是，由于字母置换、加法置换等密码方法易被攻击，使得密码学的加密方法不太安全，容易被对手破解。

因此，传统密码学的应用领域受到了很大的限制。

传统密码学主要应用于跨国机构、政府和其他类似的机构间保密通信。

但是，随着计算机技术的不断发展，这种加密算法已经不能满足现代信息保密的需要，因此，现代密码学开始挑战传统密码学。

现代密码学的应用前景现代密码学是密码学技术的高级阶段，它的出现一方面是由于传统密码学算法已经不能适应无线通讯、互联网等新技术发展带来的挑战，另一方面也是由于现代密码学针对密码攻击时机降低后产生的。

现代密码学的基础是复杂的数学运算和数据加密理论。

与传统密码学相比，它更注重保密性、不可预测性和可扩展性。

现代密码学主要涉及到两个方面：加密算法和公钥密码体制。

其中，加密算法包括对明文进行加密、解密和流密码加密；公钥密码体制则是一种具有加密功能的非对称密码机制，用于保护电子商务、信息传输和安全通信等各个领域，公钥密码体制中的RSA算法已经成为了公认的最好的非对称密钥系统。

应用实践方案加密操作可以用来保护下面的决策以及数据处理和通信系统：保护网站安全网络安全是当今所有枚举，尤其是企业必须考虑的问题之一。

Web服务器很容易成为网络攻击的目标。

为了保护Web服务器免受攻击，使用传输层安全性TLS（Transport Layer Security）协议是保护数据和身份的好选择。

保护输血信息保护输血信息是很重要的，传统的方法是使用纸质记录，但是这种方式需要复印和存储，会增加潜在的错误和成本。

第三章密码学概论PPT课件

用私人密钥加密的消息，任何人可以用公开钥解密，此时说明消息来自持有私人密钥的人。（实现对消息的数字签名）
密写术
用另外的某种东西把信息本身隐蔽起来。（隐蔽书写）
历史应用
情报写在绸布上再卷起来塞入小球，由信使吞入腹中。
近代应用
被铅笔芯重写，只有按一定的角度对光才能被看见。
秘密信息被照相后缩微一点，嵌入到覆盖信息中以取代普通句点。
伊夫爱丽丝
明文
以前的对
鲍勃
分析
密文
密文
密文
选择明文分析：攻击者得到自己选择的明文
从选择明文中创建的对
以及对应的密文。
伊夫爱丽丝
明文
分析
鲍勃
密文
密文
密文
选择密文攻击：攻击者可以选择不同的密文来解密，以得到相对应的明文。
伊夫从选择密文
中创建的对
密文
明文
分析
密文
鲍勃密文
2、密码算法的安全性
现代应用
文本覆盖
用词语之间的单倍行距代表二进制的0，用双倍行距代表二进
This book制的is m1。ostly about cryptography, not about steganography.
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3.1.2 密码分析
密码分析是研究密钥未知的情况下恢复明文的科学。密码分析的前提是攻击者已知密码体制。通常假设攻击者知道正在使用的密码体制。
这里加密算法便是将明文先分组再逆序书写，密钥是每组的字符长。本例k=5。若不知道加密算法，这密文相对于明文面目全非，从而达到加密的目的。
例2 最早的一种密码是在公元前两世纪，由一位希腊人提出来的。他将26个字母排列在一个5×5的方格里，其中i和j填在同一格，见表：

第3章数据加密技术

图3-4 随机函数
用随机函数来确认数据完整性的运作过程如图 3-5所示。发送端在进行传输之前，会事先计算其随机值，将此随机值与信息一起送出，接收端收到信息后，先运用相同的随机函数计算收到信息的随机值，再与发送端送来的随机值进行比较，如有不同，便表示信息在传送的过程中有变动，可能受到了干扰、破坏或篡改。
3.2.2 对称密码体制的不足（1）密钥使用一段时间后就要更换，加密方每次启动新密码时，都要经过某种秘密渠道把密钥传给解密方，而密钥在传递过程中容易泄漏。（2）网络通信时，如果网内的所有用户都使用同样的密钥，那就失去了保密的意义。但如果网内任意两个用户通信时都使用互不相同的密钥，N 个人就要使用N(N-1)/2个密钥。因此，密钥量太大，难以进行管理。（3）无法满足互不相识的人进行私人谈话时的保密性要求。在Internet中，有时素不相识的两方需要传送加密信息。（4）难以解决数字签名验证的问题。
假设甲要给乙发送信息，他们互相知道对方的公钥。甲就用乙的公钥加密信息发出，乙收到后就可以用自己的私钥解密出甲的原文。由于没别人知道乙的私钥，从而解决了信息保密问题。另一方面由于每个人都可以知道乙的公钥，他们都能给乙发送信息。乙需要确认的却是甲发送的信息，于是产生了认证的问题，这时候就要用到数字签名。 RSA公钥体系的特点使它非常适合用来满足上述两个要求：保密性和认证性。
第3章数据加密技术
3.1 密码学概述
数据加密技术是为提高信息系统及数据的安全性和保密性，防止秘密数据被外部破译所采用的主要技术手段之一，也是网络安全的重要技术。按作用不同，数据加密技术主要分为数据传输、数据存储以及数据完整性的鉴别、密钥管理技术4种。
3.1.1 数据加密技术的种类 1. 数据传输加密技术其目的是对传输中的数据流加密，常用的方法有线路加密和端－端加密两种。

实验内容：加密技术的简单应用

实验内容：实验内容：加密技术的简单应用
Alice向Bob传送数字信息， AliceБайду номын сангаасBob传送数字信息，为了保证信息传送的传送数字信息保密性、真实性、完整性和不可否认性，保密性、真实性、完整性和不可否认性，需要对要传送的信息进行加密、消息摘要和数字签名，要传送的信息进行加密、消息摘要和数字签名，其传送过程如下：其传送过程如下：
数字加密技术的简单应用
Bob用Alice的公钥（PK） Alice的数字签名进行解密， Bob用Alice的公钥（PK）对Alice的数字签名进行解密，的公钥的数字签名进行解密得到信息摘要。得到信息摘要。 Bob用相同的hash算法对收到的明文再进行一次hash运算， Bob用相同的hash算法对收到的明文再进行一次hash运算，用相同的hash算法对收到的明文再进行一次hash运算得到一个新的信息摘要。得到一个新的信息摘要。 Bob将收到的信息摘要和新产生的信息摘要进行比较， Bob将收到的信息摘要和新产生的信息摘要进行比较，如将收到的信息摘要和新产生的信息摘要进行比较果一致，说明收到的信息没有被修改过。果一致，说明收到的信息没有被修改过。
数字签名的简单应用
Alice用Bob的公钥（PK）对随机产生的加密密钥进行加密， Alice用Bob的公钥（PK）对随机产生的加密密钥进行加密，的公钥将加密后的DES密钥连同密文一起传送给Bob。将加密后的DES密钥连同密文一起传送给Bob。 DES密钥连同密文一起传送给Bob Bob收到Alice传送过来的密文和加过密的DES密钥，先用自 Bob收到Alice传送过来的密文和加过密的DES密钥，收到Alice传送过来的密文和加过密的DES密钥己的私钥（SK）对加密的DES密钥进行解密，得到DES密钥。己的私钥（SK）对加密的DES密钥进行解密，得到DES密钥。 DES密钥进行解密 DES密钥 Bob然后用DES密钥对收到的密文进行解密， Bob然后用DES密钥对收到的密文进行解密，得到明文的数然后用DES密钥对收到的密文进行解密字信息，然后将DES密钥抛弃（ DES密钥作废）。字信息，然后将DES密钥抛弃（即DES密钥作废）。 DES密钥抛弃密钥作废

密码学案例实验报告

一、实验背景随着信息技术的飞速发展，网络安全问题日益突出，加密技术作为保障信息安全的重要手段，在各个领域都得到了广泛应用。

本实验报告旨在通过实际操作，加深对密码学原理和算法的理解，提高加密和解密的能力。

二、实验目的1. 了解密码学的基本概念和分类；2. 掌握DES、AES等常用加密算法的原理和流程；3. 能够运用密码学工具进行加密和解密操作；4. 分析密码破解技术，提高安全意识。

三、实验内容1. 实验一：DES加密算法（1）实验原理DES（Data Encryption Standard）是一种经典的对称加密算法，它采用64位密钥和64位明文，经过16轮加密操作，生成64位密文。

（2）实验步骤① 编写程序实现DES加密算法的加解密功能；② 使用密钥对一段英文文本进行加密和解密；③ 分析加密和解密结果，验证算法的正确性。

2. 实验二：AES加密算法（1）实验原理AES（Advanced Encryption Standard）是一种广泛使用的对称加密算法，它支持128位、192位和256位密钥长度，具有速度快、安全性高等优点。

（2）实验步骤① 编写程序实现AES加密算法的加解密功能；② 使用不同长度的密钥对一段英文文本进行加密和解密；③ 分析加密和解密结果，验证算法的正确性。

3. 实验三：密码破解技术（1）实验原理密码破解技术是指通过尝试各种可能的密钥，来破解加密信息的技术。

常见的密码破解方法有穷举攻击、字典攻击、暴力破解等。

（2）实验步骤① 使用密码破解工具对加密文本进行破解；② 分析破解结果，了解不同破解方法的特点和适用场景；③ 提高安全意识，防范密码破解攻击。

四、实验结果与分析1. 实验一和实验二的结果表明，DES和AES加密算法能够正确地对文本进行加密和解密，验证了算法的正确性。

2. 通过实验三，我们了解到密码破解技术的种类和特点，提高了安全意识。

在实际应用中，应选择合适的加密算法和密钥长度，以提高安全性。

密码学运用与实践

密码学运用与实践
密码学是一门关于保护信息安全和实现安全通信的学科。

它具有广泛的应用和实践，包括以下方面：
1. 保护个人隐私：密码学技术可以用于保护个人的隐私信息，如个人身份证号码、银行账户密码等。

通过加密算法，可以将这些敏感信息转化为乱码，从而只有具有正确密钥的人才能解密并获得原始信息。

2. 网络安全：密码学在网络通信中扮演着重要角色。

例如，SSL/TLS协议使用公钥和对称加密算法来保护网络通信的机密性和完整性。

另外，数字签名可以确保信息的真实性和不可抵赖性，从而防止信息的篡改和伪造。

3. 数据库安全：密码学技术可以用于数据库的安全性保护。

例如，数据库中存储的敏感数据可以通过加密算法进行加密，以防止非授权访问者获取该信息。

4. 数字版权保护：密码学技术可以用于保护数字内容的版权。

数字水印、数字签名和数字版权管理等技术可以保证数字内容和数字证件的真实性和有效性，防止盗版和非法复制。

5. 电子票据与电子支付：密码学技术可以用于保护电子票据和电子支付的安全性。

例如，数字签名和加密可以确保电子票据的真实性和不可篡改性，以及在电子支付过程中保护支付信息的保密性。

6. 无线通信安全：密码学技术在无线通信中起着重要作用，例如，在无线传感器网络中使用密钥协商算法来确保传输的机密性和完整性。

这些只是密码学在实践中的一些应用领域，实际上，密码学在各个领域都有广泛的应用，从保护通信、保护数据到保护身份和保护计算机系统等等。

密码学技术的发展和应用，对于信息安全和社会稳定起着重要的作用。

第三章密码技术的应用

散列函数
• 散列函数(又称杂凑函数)是对不定长的输入产生定长输出的一种特殊函数: h=H(M) 其中M是变长的消息,h=H(M)是定长的散列值(或称为消息摘要),散列函数H是公开的, 散列值在信源处被附加在消息上，接收方通过重新计算散列值来保证消息未被篡改。由于函数本身公开，传送过程中对散列值需要另外的加密保护(如果没有对散列值的保护, 篡改者可以在修改消息的同时修改散列值,从而使散列值的认证功能失效)。
散列函数的结构
• 为了对不定长的输入产生定长的输出，并且最后的结果要与所有的字节相关，大多数安全的散列函数都采用了分块填充链接的模式，其结构是迭代型的。 • 这种散列函数将输入数据分为L个固定长度为b比特的分组。输入数据除了消息和附加的填充数据外，还附加了消息的长度值。附加的这个长度值将增加对手攻击的难度。对手要么找出两个具有相同长度的消息，使得它们加上各自长度值后散列值相同。要么找出两个不同长度的消息，这样的消息加上各自的长度值后必须散列成相同的值。
散列函数的性质
• 前两个性质使得散列函数用于消息认证成为可能; • 第2和第3个性质保证H的单向性:给定消息产生散列值很简单,反过来由散列值产生消息计算上不可行,这保证了攻击者无法通过散列值恢复消息; • 第4个性质保证了攻击者无法在不修改散列值的情况下替换消息而不被察觉; • 第5个性质比第4个性质更强,保证了一种被称为生日攻击的方法无法奏效.
第三章密码技术的应用
3.1数据的完整性和安全性 3.2数字签名 3.3数字信封 3.4混合加密系统 3.5数字时间戳
3.1数据的完整性和安全性
3.1.1 数据完整性和安全性的概念 P53 散列函数是主要手段 1、数据完整性被破坏的后果； p53

密码技术应用

密码技术应用导言密码技术是保护信息安全的一种重要方式。

它涉及使用密码算法和密码协议来对数据进行加密和解密，以确保数据在传输和存储过程中不被未经授权的人访问。

本文将介绍密码技术的基本原理和常见的应用。

密码技术的基本原理密码技术的基本原理是使用密码算法对数据进行加密和解密。

加密过程将明文转换为密文，解密过程将密文转换回明文。

密码算法通常包括对称密钥算法和非对称密钥算法两种类型。

对称密钥算法对称密钥算法使用相同的密钥进行加密和解密。

加密方将明文和密钥作为输入，产生密文，解密方使用相同的密钥将密文转换回明文。

常见的对称密钥算法有DES、AES等。

对称密钥算法的优点是加密解密速度快，缺点是密钥的分发和管理较为复杂。

为了解决密钥分发和管理的问题，通常使用非对称密钥算法与之配合。

非对称密钥算法非对称密钥算法使用一对密钥，包括公钥和私钥。

公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。

加密方将明文和公钥作为输入，产生密文，解密方使用私钥将密文转换回明文。

常见的非对称密钥算法有RSA、DSA等。

非对称密钥算法的优点是密钥的分发和管理相对简单，缺点是加密解密速度较慢。

为了兼顾对称密钥算法和非对称密钥算法的优点，通常采用混合加密方式，即使用非对称密钥算法加密对称密钥，然后使用对称密钥算法加密数据。

密码技术的应用密码技术在信息安全领域有广泛的应用，涵盖了数据保护、身份认证和网络安全等方面。

数据保护数据保护是密码技术的主要应用之一。

通过对数据进行加密，可以确保数据在传输和存储过程中不被未经授权的人访问。

比如，个人电脑上存储的敏感个人信息可以使用加密算法对其进行加密，以防止黑客或病毒窃取。

此外，密码技术还提供了数据完整性检查和数字签名等功能，可以防止数据在传输和存储过程中被篡改。

比如，在网络传输中，可以使用数字签名对数据进行签名，接收方可以验证数字签名来确保数据的完整性和真实性。

身份认证密码技术在身份认证方面也有重要应用。

身份认证是确定用户身份真实性的过程，常见的身份认证方式包括密码认证、指纹识别、面部识别等。

密码技术实验报告

}
getchar();//回收回车
}
void encrypt(char mingwen[],char miyue[],char miwen[])
{
int i,j,n,m,len_miyue,len_mingwen;
j=0;
len_miyue= strlen(miyue);
len_mingwen= strlen(mingwen);
}
miwen[i]=(mingwen[i]-n+miyue[j%len_miyue]-n)%26+m;
j++;
}
printf("加密后的密文为：");
puts(miwen);
getchar();
}
void decrypt(char miwen[],char miyue[],char mingwen[])
Calls:strlen();//判断明文长度，密钥长度；puts();//输出密文，getchar();//接受回车
Called By:intmain()//主函数调用
Input(type):mingwen[100],char型
Output(type):miwen[100],char型
Function2:voiddecrypt(charmiwen[],charmiyue[],charmingwen[])//解密函数
void decrypt(char[],char[],char[]);
int main()
{
int caozuo;
char mingwen[100]="0";
char miwen[100]="0";
char miyue[100]="0";

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3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

K_sch: key achedule value for round[r]
Output: cipher output
PLAINTEXT: 3243F6A8885A308D313198A2E0370734
KEY:
2B7E151628AED2A6ABF7158809CF4F3C
ENCRYPT: 16 byte block, 16 byte key
2. Miller-Rabin检测法
Miller -Rabin检测法基于Gary Miller的部分想法，由Michael Rabin发展。该检测法描述如下:首先选择一个待测的随机数n，计算b，2 b 是能够整除n-1的2的最大幂数。然后计算m，使得n=2 b m+l。
(1) 随机选取a∈(1，n) 。
请读者分析代码，找出各个部分是由哪个函数实现的，并了解函数实现的具体过程。选取密钥长度和分组长度均为 128，试修改上述代码，完成以下试验。 1．全零密钥扩展验证对于 128 比特的全零密钥，试利用 KeyExpansion 函数将密钥扩展的结果填入表 3-cipher input
Start: state at the start of round[r]
S_box: state after s_box substitution
S_row: state after shift row transformation
M_col: state after mix column transformation
—1—
第 3 章密码技术应用
第 3 章密码技术应用
3.1 常用加密算法实验
3.1.1 对称密码算法 AES 的应用
【实验目的】
通过对 AES 算法的 C 源程序代码进行修改，了解和掌握分组密码体制的运行原理和编程思想。
【原理简介】
AES 是 1997 年 1 月由美国国家标准和技术研究所（NIST）发布公告征集的新的加密标准，其基本功能是对称分组密码，分组长度为 128 比特，密钥长度支持 128、192、256 比特。最终的评估中，凭借各种平台实现性能的高效性，Vincent Rijnmen 和 Joan Daemen 提出的 RIJNDAEL 胜出，作为 AES。
3243F6A8885A308D313198A2E0370 734 2B7E151628AED2A6ABF7158809CF 4F3C 193DE3BEA0F4E22B9AC68D2AE9F 84808
3．修改该程序，使其可在（128，128）模式下进行文件的加解密，并对某文档进行加解密，观察解密后与原文是否相同。如有不同，试考虑如何解决。再用该程序加密流媒体文件，观察解密后是否能够正确完整播放。
网络安全实验教程
第 3 章密码技术应用................................................................................................................................... 2 3.1 常用加密算法实验 ........................................................................................................................... 2 3.1.1 对称密码算法 AES 的应用 .................................................................................................. 2 3.1.2 RSA 公钥算法的应用 ........................................................................................................... 4 3.2 利用软件对文件进行加密 ............................................................................................................... 6 3.2.1 WINDOWS 中的加密文件系统应用 ................................................................................... 6 3.2.2 加密软件 PGP 应用............................................................................................................. 11 3.3 .NET 框架中的加解密服务 .......................................................................................................... 21 3.4 数字水印技术的应用 .................................................................................................................... 24
—3—
第 3 章密码技术应用
4．计算加解密的效率，并进行一定的优化使加密效率提高。
【实验报告】
1．简述 AES 算法每个输入分组的长度及格式。 2．简述 AES 算法每轮加密过程的四个步骤。 3．填写上面的表格。
【思考题】
1. 计算加解密的效率，并进行一定的优化使加密效率提高。
3.1.2 RSA 公钥算法的应用
表 3-2 第 1、2 轮的中间步骤测试向量
R[00].input
R[00].k_sch
R[01].start
R[01].s_box R[01].s_row R[01].m_col R[01].k_sch R[02].start R[02].s_box R[02].s_row R[02].m_col R[02].k_sch
有关算法的详细介绍请参阅相关参考书。
【实验环境】
操作系统是 Windows、Linux 甚至 DOS 的 PC 机。安装有一种 C 语言编译环境即可。
【实验步骤】
本实验使用的是 Rijndael 的作者在《高级加密标准（AES）算法----Rijndael 的设计》（中文版已由清华大学出版社发行）附录中给出的参考代码。该代码演示了在明文和密钥均为全 0 时，不同分组、不同密钥长度下进行 AES 加解密的结果。
3.2 利用软件对文件进行加密
3.2.1 WINDOWS 中的加密文件系统应用
【实验目的】
通过对 WINDOWS2000/XP/2003 下 EFS（加密文件系统）的介绍，了解如何使用 EFS 保护文件的安全性，学习如何使用 EFS 加解密、如何在 EFS 下实现文件共享、并对 EFS 文件格式进行一定的了解。
对a选取 k个不同的随机值，重复k次这样测试。如果n都能通过测试，则可断定n不是素数的概率不超过4 −k 。
3. RSA数字签名
参考RSA加密的源程序，对其中的代码进行修改来完成一个RSA数字签名过程的模拟实验。要求尽可能保证签名信息量小于明文数据量。
4. 混合加密实验
借助于第二个源程序，可以进行一次混合加密应用的实验。请准备一个较大的影音文件用于加解密测试（几十兆、几百兆为佳）。
(2) 设j=0，计算z≡a m mod n。 (3) 若z=1或者z=n-1，则n通过测试，可能是素数。 (4) 如果j>0且z=1，则n不是素数。 (5) 令j=j+1。若j<b且z≠n-1，令z≡z 2 mod n，然后回到(4)步。若z=n-1，则n通过测试，可能是素数。 (6) 若j=b且z≠n-1，则n不是素数。
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1.使用 EFS 加密要使用 EFS 加密，首先要保证操作系统符合要求。目前支持 EFS 加密的 Windows 操作系统主要有 Windows 2000 全部版本和 Windows XP Professional。其次，EFS 加密只对 NTFS5 分区上的数据有效（注意，这里提到了 NTFS5 分区，是指由 Windows 2000/XP 格式化过的 NTFS 分区；而由 Windows NT4 格式化的 NTFS 分区是 NTFS4 格式的，虽然同样是 NTFS 文件系统，但它不支持 EFS 加密），无法加密保存在 FAT 和 FAT32 分区上的数据。（1）对于想加密的文件或文件夹，只需要用鼠标右击该文件，然后选择【属性】，在常规选项卡上单击【高级】按钮，之后在弹出的窗口中选中“加密内容以保护数据”，然后单击【确定】，如图 3-1 所示，等待片刻数据就加密好了。如果加密的是一个文件夹，系统还会询问是否把这个加密属性应用到文件夹上，或者应用到该文件夹以及内部的所有子文件夹，如图 3-2 所示。解密数据也是很简单的，同样是按照上面的方法，把“加密内容以保护数据”前的钩消除，然后单击【确定】。
【实验目的】
通过此次实验，掌握RSA算法的基本原理及素数判定中的Rabin-Miller测试的原理，了解公钥加密体制的优缺点以及它的应用方式。
【原理简介】
1978年发明的RSA算法是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法。它易于理解和操作，也很流行。算法的名字以发明者的名字命名：Ron Rivest， AdiShamir 和Leonard Adleman。RSA 算法是基于大数分解和素性检测这个数论难题的基础上设计的公钥加密体制，破解RSA体制的难度等同于大数因式分解的难度。但RSA算法在理论上并不能证明分解因数绝对是如此之困难，也许我们日后可以找到一种能够快速分解大数的因数的算法，从而使RSA算法失效。RSA算法的另一不可忽视缺陷是其运算速度要远慢于对称密码体制，这大大限制了它的使用范围，很少有人直接用RSA 算法来加密海量数据或是实时的通信信息，而是将其用在通信信任建立、数字签名和密钥交换等领域。因篇幅所限，RSA算法的详细描述请参考有关参考书，这里不再赘述。

第3章密码技术应用实验

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