密码学与安全计算实验教学大纲
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《 密码学与安全计算 》
实验教学大纲
理学院
贵州大学
二OO 七年八月
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《 密码学与安全计算 》实验教学大纲
课程名称：
密码学与安全计算(Cryptography and Secure Computing)
课程编号：0701102143
课程性质：专业选修课
课程设置类别：
非独立设置课程
课程总学时：54
实验总学时：18
实验总学分：
1
实验周学时：1
适用专业及年级：数学与应用数学、信息与计算科学，第七学期
先修课程：
近世代数、计算机应用基础、高级语言程序设计、计算机网络、数据结构等
大纲主撰人：
彭长根
一、实验教学目的和基本要求
《密码学与安全计算》是为信息与计算科学、数学与应用数学本科专业开设的一门专业选修课，
本课程的主要目标是让学生学习和了解密码学的一些基本概念，理解和掌握一些常用密码算法，包
括加密和解密、认证理论及算法、安全计算原理及算法，学会进行效率分析和安全性分析。密码学
是信息全的核心技术，是实现安全通信的基础，所以实验和理论一样都很重要，实验能够让学生通
过多个密码算法的程序设计实现，更好地掌握密码算法设计的机理和方法，熟悉网络攻击和防范方
法。同时，基于密码系统设计的基本方法和基本步骤，帮助学生理解密码学在信息安全中的地位，
并引导了解密码学领域及信息安全领域的新进展、新方向。具体要求如下：
1．要求学生在上机前准备好本次实验的原理、内容、方案进行充分准备。
2．每次实验必须按要求的格式撰写《实验报告》，内容大体包括：实验目的、实验内容、实验
及算法原理、程序清单、结果分析、总结。
3．实验成绩作为平时成绩的一部分。
二、实验内容及学时分配
实验一 操作系统安全实验（验证性实验，2学时）
内容：
(1). Windows帐户及密码的安全设置。
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(2). Windows目录和文件的安全设置。
(3). 网络服务的安全设置。
要求：通过实验，要求学生掌握windows操作系统默认设置的安全问题，掌握windows的安全
设置；通过实验，了解windows存在的安全漏洞及网络攻击，能够应对攻击采取一些防
范措施。
实验二 古典密码学实验（验证性实验，2学时）
内容：
(1). 恺撒密码加/解密算法。
(2). Vigenere加/解密算法。
(3). 古典密码系统的攻击分析。
要求：要求以上的算法在VC++6.0或C#环境下实现，尽可能采用图形界面。通过实验，了解
代换密码和置换密码原理，加深对古典密码算法的理解，了解古典密码的攻击分析。
实验三 对称密码学实验（验证性实验，2学时）
内容：
(1). 编程实现DES和3DES的加密/解密算法。
(2). 编程实现AES的加密/解密算法。
以上内容可以选做其中一个。
要求：通过实验，掌握Feistel结构或Square结构的实现原理，至少掌握一种对称加密算法。
要求以上的算法在VC++6.0或C#环境下实现，尽可能采用图形界面；要求能对文件进
行加密，并能够进行效率和安全性分析。
实验四 公钥密码学实验（验证性实验，4学时）
内容：
(1). 编程实现RSA加密/解密算法。
(2). 编程实现ElGamal加密/解密算法。
(3). 椭圆曲线加密/解密码算法。
以上内容可以任选做其中一个。
要求：通过实验，要求学生熟练掌握公钥密码体制的原理、RSA公钥密码体制和椭圆曲线密码
体制，并能实现算法及应用。要求以上的算法在VC++6.0或C#环境下实现，尽可能采
用图形界面；并能与对称加密算法的效率进行比较分析。
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实验五 Hash函数和消息认证（验证性实验，2学时）
内容：
(1). 利用相关软件包（如Crypto++）实现MD5、SHA-1算法，并生成消息摘要。
(2). 利用相关软件包（如Crypto++）实现消息认证码（MAC）算法，以验证消息的完整性。
要求：通过实验，要求学生了解Hash过程，加深对消息认证的理解，掌握消息认证的应用；
掌握一至二个密码软件包的使用。
实验六 数学签名实验（验证性实验，2学时）
内容：
(1). 编程或采用密码软件实现RSA、DSA、ECDSA数字签名算法。
(2). 采用PGP实现电子邮件的加密和数字签名。
要求：通过实验，要求学生掌握数字签名的功能、原理、算法设计及实现，掌握数字签名的应
用了解PGP工作原理及其应用。通过实验，掌握相关密码软件包的应用。
实验七 PKI实验（综合性实验，4学时）
内容：
(1). 利用Windows 2000 Sever或Windows 2003 Sever配置一个小型的PKI系统。
(2). Open CA的使用：通过Open CA的安装与配置，实现证书申请、证书审核、证书签名和证
书发布。
(3). 利用Open SSL设计一个CA系统。
要求：本项目是一个综合性实验，涉及到的知识点有：公钥密码技术、数字签名技术、CA认
证技术、密钥分发与管理和PKI技术等。通过实验，掌握PKI的工作原理，了解Open CA
和Open SSL的基本使用，初步掌握PKI系统和CA系统的设计。通过实验，掌握相关
密码软件包的应用。
三、主要仪器设备
计算机、网络、VC++平台、Crypto++、Open CA、Open SSL等。
四、实验教学方式
机房实验。
五、实验考核方式
1、本实验课程考核内容主要考查实验报告完成的质量；
2、实验课成绩占课程总成绩的20%。
六、推荐实验教材和教学参考书
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四、教材和主要参考书
教材：
1. 王常吉，龙冬阳编著. 信息与网络安全实验教程，清华大学出版社，北京，2007.
2. 胡向东，魏琴芳编著. 应用密码学教程，电子工业出版社，北京，2005.
主要参考书：
1 William Stallings，密码编码学与网络安全(原理与实践)，电子工业出版社，2001.
2 杨波编著，现代密码学，清华大学出版社，北京，2003年.
3 卢开澄编著，计算机密码学（第三版），清华大学出版社，北京，2003年.
七、实验课程与学时分配表
序号 实验项目名称 实验内容提要 学时分配 实验属性 实验类型 每组人数 实验要求 指导 教师 已开/
未开
1 操作系统安全实验 Windows操作系统安全设置 2 基础 验证 1 必做 彭长根 未开
2 古典密码学实验 典型古典密码算法 2 基础 验证 1 必做 彭长根 未开
3 对称密码学实验 实现DES或AES加密/解密算法 2 基础 验证 1 必做 彭长根 未开
4 公钥密码学实验 RSA、ElGamal、ECC算法实现及应用 4 基础 验证 1 必做 彭长根 未开
5 Hash函数和消息认证 消息摘要及消息认证及应用 2 基础 验证 1 必做 彭长根 未开
6 数学签名实验 数字签名算法实现及应用。 2 基础 验证 1 必做 彭长根 未开
7 PKI实验 综合应用所学知识设计小型PKI和CA认证系统 4 基础 综合 1 必做 彭长根 未开
