《應(yīng)用密碼學(xué)》-林振榮-南昌大學(xué)本科課程實(shí)驗(yàn)(實(shí)訓(xùn))指導(dǎo)大綱

1、應(yīng)用密碼學(xué)實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)指導(dǎo)大綱課程編號(hào)：z6110b0043課程性質(zhì)：專業(yè)主干課適用專業(yè)：計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：16課時(shí)實(shí)驗(yàn)教材：現(xiàn)代密碼學(xué),楊波，清華大學(xué)出版社，2015-02-01, 3, 9787302373773實(shí)驗(yàn)成績評(píng)價(jià)方法：可執(zhí)行代碼 實(shí)驗(yàn)（實(shí)訓(xùn)）內(nèi)容：現(xiàn)代密碼學(xué)實(shí)驗(yàn)一 des算法實(shí)驗(yàn)（一一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 理解對(duì)稱加密算法的原理和特點(diǎn)2. 理解des算法的加密原理二、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)稱密鑰加密機(jī)制即對(duì)稱密碼體系，也稱為單鑰密碼體系和傳統(tǒng)密碼體系。對(duì)稱密碼體 系通常分為兩大類，一類是分組密碼（如des、aes算法），另一類是序列密碼（如rc4 算法）。對(duì)稱密碼體系加密和解密時(shí)

2、所用的密鑰是相同的或者是類似的，即由加密密鑰可以很容 易地推導(dǎo)出解密密鑰，反之亦然。同吋在一個(gè)密碼系統(tǒng)中，我們不能假定加密算法和解密算 法是保密的，因此密鑰必須保密。發(fā)送信息的通道往往是不可靠的或者不安全的，所以在対 稱密碼系統(tǒng)中，必須用不同于發(fā)送信息的另外一個(gè)安全信道來發(fā)送密鑰。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（一）des加密解密【步驟1】本機(jī)進(jìn)入“密碼工具”丨“加密解密”丨“des加密算法”丨“加密/解密” 頁簽，在明文輸入?yún)^(qū)輸入明文：?！静襟E2】在密鑰窗口輸入8 （64位）個(gè)字符的密鑰k,密鑰k二o單擊“加密”按鈕，將密文導(dǎo)出到des文件夾（d:workencryptiondes）中，通告同組主機(jī)獲収

3、密文， 并將密鑰k告訴同組主機(jī)?！静襟E3單擊“導(dǎo)入”按鈕，從同組主機(jī)的的des共享文件夾屮將密文導(dǎo)入，然后 在密鑰窗口輸入被同組主機(jī)通告的密鑰k,點(diǎn)擊“解密”按鈕進(jìn)行des解密?！静襟E4】將破解后的明文與同組主機(jī)記錄的明文比較。實(shí)驗(yàn)二 des算法實(shí)驗(yàn)（二一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 理解對(duì)稱加密算法的原理和特點(diǎn)2. 理解des算法的加密原理二、實(shí)驗(yàn)原理對(duì)稱密鑰加密機(jī)制即對(duì)稱密碼體系，也稱為單鑰密碼體系和傳統(tǒng)密碼體系。對(duì)稱密碼體 系通常分為兩大類，一類是分組密碼（如des、aes算法），另一類是序列密碼（如rc4 算法）。對(duì)稱密碼體系加密和解密時(shí)所用的密鑰是相同的或者是類似的，即由加密密鑰可以很容 易地推導(dǎo)

4、出解密密鑰，反之亦然。同時(shí)在一個(gè)密碼系統(tǒng)中，我們不能假定加密算法和解密算 法是保密的，因此密鑰必須保密。發(fā)送信息的通道往往是不可靠的或者不安全的，所以在對(duì) 稱密碼系統(tǒng)中，必須用不同于發(fā)送信息的另外一個(gè)安全信道來發(fā)送密鑰。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟（一）des算法【步驟1】進(jìn)入“密碼工具"i “加密解密"i “des加密算法” i “演示”頁簽。輸入64位明 文與密鑰，執(zhí)行加密操作，查看各演示模塊?！静襟E2】在des加密算法中，s盒代替是最重要的部分，與其它代替比較起來，它提 供了更好的安全性。因此，掌握s盒代替是掌握des算法的關(guān)鍵?！静襟E31由于加密軟件與加密碩件本身的特點(diǎn)有很大

5、的差異，所以在實(shí)現(xiàn)des加密 算法時(shí)，加密軟件與加密硬件采用的不同的策略。加密硬件一般采取標(biāo)準(zhǔn)的des加密算法 實(shí)現(xiàn)，高加密效率是加密硬件的主要特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)三aes算法實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 深刻掌握aes算法的運(yùn)行原理；掌握對(duì)稱密碼工作模式；2. 編程實(shí)現(xiàn)simplified-aes算法加密過程。二、實(shí)驗(yàn)原理aes算法屬于分組密碼算法，它的輸入分組、輸出分組以及k為128,192咸256比特。 用nk=4,6,8代表密鑰串的字?jǐn)?shù)（1字二32比特）用nr表示對(duì)一個(gè)數(shù)據(jù)分組加密的論數(shù)，每 一輪讀需要一個(gè)和輸入分組具有相同長度（128比特）的擴(kuò)展密鑰ke的參與。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟本練習(xí)主機(jī)a、b為一組

6、，c、d為一組，e、f為一組。首先使用“快照x”恢復(fù)windows系統(tǒng)壞境。（一）aes算法【步驟1】觀察aes算法流程：1. 閱讀simplelses平臺(tái)對(duì)稱密碼基本加密實(shí)驗(yàn)?zāi)K中關(guān)于aes算法的實(shí)驗(yàn)原理和 實(shí)驗(yàn)步驟；2. 觀看aes動(dòng)畫演示，掌握aes算法基本流程；3. 查看aes輪密鑰生成過程；4. aes擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，學(xué)握aes算法中涉及的4種變換?！静襟E2】對(duì)稱密碼工作模式實(shí)驗(yàn)：1. 打開simplelses平臺(tái)中的”對(duì)稱密碼工作模式實(shí)驗(yàn)”，閱讀實(shí)驗(yàn)原理及實(shí)驗(yàn)步驟2. 在該模塊的實(shí)驗(yàn)實(shí)施部分，比較各種填充方式和工作模式的不同；3. 描述iso 9797m2填充方式的工作方式?！静襟E3】s

7、implified-aes實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)四rsa算法實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?. 了解非對(duì)稱加密機(jī)制2. 理解rsa算法的加密原理二、實(shí)驗(yàn)原理rsa加密算法利用了數(shù)論領(lǐng)域的一個(gè)事實(shí)，那就是雖然把兩個(gè)大質(zhì)數(shù)相乘生成一個(gè)合 數(shù)是件十分容易的事情，但要把一個(gè)合數(shù)分解為兩個(gè)質(zhì)數(shù)的乘積卻十分困難。合數(shù)分解問題 目前仍然是數(shù)學(xué)領(lǐng)域尚未解決的一大難題，至今沒有任何高效的分解方法。它無須收發(fā)雙方 同時(shí)參與加密過程，既可以用于保密也可以用于簽名，因而非常適合于電子郵件系統(tǒng)的加密, 互連網(wǎng)和信用卡安全系統(tǒng)。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟本練習(xí)主機(jī)a、b為一組，c、d為一組，e、f為一組。首先使用“快照x”恢復(fù)windows系統(tǒng)環(huán)境。(一)

8、rsa加密解密【步驟1】本機(jī)在生成公鑰區(qū)輸入素?cái)?shù)p和素?cái)?shù)q,這里要求p和q不能相等，并且p與 q的乘積也不能小于127,記錄你輸入的素?cái)?shù)，p= ,q=?！静襟E2】點(diǎn)擊“私鑰d”的下拉按鈕，選擇私鑰d,并記錄這個(gè)私鑰用于解密，d= o【步驟3】點(diǎn)擊“生成公鑰”按鈕生成公鑰，記錄下公鑰e二, n=。將自己的公鑰通告給同組主機(jī)?！静襟E4】本機(jī)進(jìn)入“加密”頁簽，在“公鑰e部分”和“公鑰n部分”輸入同組主機(jī)的公鑰, 在明文輸入?yún)^(qū)輸入明文：。單擊“加密”按鈕對(duì)明文進(jìn)行加密，單擊“導(dǎo)出”按鈕將密文導(dǎo)岀到rsa共享文件夾 (d:workencryptionrsa)中，通告同組主機(jī)獲取密文。【步驟5】進(jìn)入“解密

9、”頁簽，單擊“導(dǎo)入”按鈕，從同組主機(jī)的rsa共亨文件夾中將密文 導(dǎo)入,在“私鑰d部分”和“私鑰n部分”輸入自己的私鑰，點(diǎn)擊“解密”按鈕進(jìn)行rsa解密?！静襟E6將破解后的明文與同組主機(jī)記錄的明文比較。實(shí)驗(yàn)五md5算法實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康膌編寫md5算法。2.了解算法工作過程。二、實(shí)驗(yàn)原理md5是一個(gè)不可逆的算法，是單向的，通常用于簽名驗(yàn)證和一些不需要還原原文的算 法，這種算法加密后就不能還原回原文，這種算法還原回原文有無窮種原文，所以理論上是 不可能被還原的。三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟【步驟1】本機(jī)進(jìn)入“工具箱”丨“加密解密”丨“md5哈希函數(shù)” i “生成摘要” 頁簽，在明文框中編輯文本內(nèi)容：南昌大學(xué)生運(yùn)動(dòng)會(huì)。單擊“生成摘要”按鈕，生成文本摘要：b5c7082alc4c9c376c6f604c9056fel2。 單擊“導(dǎo)出”按鈕，將摘要導(dǎo)出到md5共享文件夾(d:workencryptionmd5)中, 并通告同組主機(jī)獲取摘要。【步驟2】單擊“導(dǎo)入摘