信息安全实验报告一课案
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山东大学 软件 学院
信息安全导论 课程实验报告
学号：201300301385 姓名： 周强 班级： 2013级八班
实验题目：RC4流加密算法实验
实验学时： 日期：
实验目的：
（1）了解对称算法的基本工作流程。
（2）掌握对称算法的使用方法。
硬件环境：
软件环境：
DEEPIN操作系统
Windows7操作系统
Python shell
VS2008
Openssl库
实验步骤与内容：
一、了解openssl和各种加密算法
(1)什么是openssl工具包
SSL/TLS协议位于TCP协议和应用层协议之间，为传输双方提供认证、加密和完整性保护等安全服务。 SSL作为一个协议框架，通信双方可以选用合适的对称算法、公钥算法、MAC算法等密码算法实现安全服务。
OpenSSL是使用非常广泛的SSL的开源实现。由于其中实现了为SSL所用的各种加密算法，因此OpenSSL也是被广泛使用的加密函数库。
（2）对对称加密算法的基本认识
对称加密使用的加密和解密密钥是相同的，加密过程是解密过程的逆过程。
其基本过程是：
F（K，IN，ENC/DEC）= OUT
其中IN是固定长度的输入分组（DES算法是8字节，AES是16字节），OUT是同样长度的输出分组，密钥K是随机比特串（DES是56比特，AES是128比特）。
对称加密算法又分为流加密和分组加密。 （2）RC4流加密算法
RC4密码算法是流算法，也叫序列算法。流算法是从密钥作为种子产生密钥流，明文比特流和密钥流异或即加密。RC4算法由于算法简洁，速度极快，密钥长度可变，而且也没有填充的麻烦，因此在很多场合值得大力推荐。
RC4由伪随机数生成器和异或运算组成。RC4的密钥长度可变，范围是[1,255]。RC4一个字节一个字节地加解密。给定一个密钥，伪随机数生成器接受密钥并产生一个S盒。S盒用来加密数据，而且在加密过程中S盒会变化。
由于异或运算的对合性，RC4加密解密使用同一套算法。
（3）RC4加密的伪代码
1、初始化长度为256的S盒。第一个for循环将0到255的互不重复的元素装入S盒。第二个for循环根据密钥打乱S盒。
2、下面i,j是两个指针。每收到一个字节，就进行while循环。通过一定的算法（(a),(b)）定位S盒中的一个元素，并与输入字节异或，得到k。循环中还改变了S盒（(c)）。如果输入的是明文，输出的就是密文；如果输入的是密文，输出的就是明文。
此算法保证每256次循环中S盒的每个元素至少被交换过一次。
二、在linux下配置openssl
在Linux中可以使用tar解压缩，在Windows中可以使用winzip或winrar。
$tar zxf openssl-0.9.8c.tar.gz
在Linux中的编译和安装步骤较简单：
$./config
$make
$make test
$make install 在Linux下，头文件、库文件、工具都已被安装放到了合适的位置。库文件是.a或.so格式。一般Linux发行版中默认已经安装了OpenSSL的运行和开发环境，因此可以不必另外安装。
使用OpenSSL.exe(Linux中可执行文件名是openssl)可以做很多工作，是一个很好的测试或调试工具。
显示版本和编译参数： >openssl version -a
查看支持的子命令： >openssl ?
SSL密码组合列表： >openssl ciphers
测试所有算法速度： >openssl speed
测试RSA速度： >openssl speed rsa
测试DES速度： >openssl speed des
产生RSA密钥对： >openssl genrsa -out 1.key 1024
取出RSA公钥： >openssl rsa -in 1.key -pubout -out 1.pubkey
RC4加密文件： >openssl enc -e -rc4 -in 1.key -out 1.key.enc
RC4解密文件： >openssl enc -d -rc4 -in 1.key.enc -out 1.key.2
计算文件的MD5值： >openssl md5 < 1.key
计算文件的SHA1值： >openssl sha1 < 1.key
三、使用openssl进行AES 256位密钥 cbc模式对称加密
使用OpenSSL对文件进行加密，其实就跟对消息进行加密一样简单。我们使用-in选项，后面跟以我们想进行加密的实际文件，并使用-out选项，这会指令OpenSSL将经过加密的文件存储到某个名称的文件中：
$ openssl enc -aes-256-cbc -in ×××××× -out ×××××××
1、加密前需要输入口令密钥
2、加密前文件
3、加密后文件 4、解密
5、解密后文件
四、Python实现RC4加密
import sys,os,hashlib,time,base64
class rc4:
def __init__(self,public_key = None,ckey_lenth = 16):
self.ckey_lenth = ckey_lenth
self.public_key = public_key or 'none_public_key'
key = hashlib.md5(self.public_key).hexdigest()
self.keya = hashlib.md5(key[0:16]).hexdigest()
self.keyb = hashlib.md5(key[16:32]).hexdigest()
self.keyc = ''
def encode(self,string):
self.keyc = hashlib.md5(str(time.time())).hexdigest()[32 - self.ckey_lenth:32]
string = '0000000000' + hashlib.md5(string + self.keyb).hexdigest()[0:16] + string
self.result = ''
self.docrypt(string)
return self.keyc + base64.b64encode(self.result)
def decode(self,string):
self.keyc = string[0:self.ckey_lenth]
string = base64.b64decode(string[self.ckey_lenth:])
self.result = ''
self.docrypt(string)
result = self.result if (result[0:10] == '0000000000' or int(result[0:10]) - int(time.time()) > 0) and
result[10:26] == hashlib.md5(result[26:] + self.keyb).hexdigest()[0:16]:
return result[26:]
else:
return None
def docrypt(self,string):
string_lenth = len(string)
result = ''
box = list(range(256))
randkey = []
cryptkey = self.keya + hashlib.md5(self.keya + self.keyc).hexdigest()
key_lenth = len(cryptkey)
for i in xrange(255):
randkey.append(ord(cryptkey[i % key_lenth]))
for i in xrange(255):
j = 0
j = (j + box[i] + randkey[i]) % 256
tmp = box[i]
box[i] = box[j]
box[j] = tmp
for i in xrange(string_lenth):
a = j = 0
a = (a + 1) % 256
j = (j + box[a]) % 256
tmp = box[a]
box[a] = box[j]
box[j] = tmp
self.result += chr(ord(string[i]) ^ (box[(box[a] + box[j]) % 256]))
测试代码
五、利用openssl实现RC4加密解密
1、首先进行加密
2、RC4解密
五、调试老师给的RC4程序
编译
加密前，加密后的文件！
六、 RSA非对称加密
1、生成公钥和私钥
