東莞理工學(xué)院信息安全概論期末大作業(yè)

1、結(jié)合編程實例說明計算機(jī)加密的原理和方法班級：學(xué)號：姓名：報告日期:2013年口月27日1、基礎(chǔ)知識介紹無論是網(wǎng)絡(luò)傳輸中使用的安全傳輸協(xié)議，還是安全手段或安全措施，它們都需要使用加密算法和相應(yīng)的解密算法。不了解與此相關(guān)的加密原理和算法，就很難深刻地認(rèn)識各種安全傳輸協(xié)議，以及實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全所采用的數(shù)字憑證、數(shù)字簽名等技術(shù)。密碼學(xué)是一門古老而深奧的學(xué)科，對一般人來說是非常陌生的。長期以來，只在很小的范圍內(nèi)使用，如軍事、外交、情報等部門。計算機(jī)密碼學(xué)是研究計算機(jī)信息加密、解密及其變換的科學(xué)，是數(shù)學(xué)和計算機(jī)的交叉學(xué)科，也是一門新興的學(xué)科。隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和計算機(jī)通訊技術(shù)的發(fā)展，計算機(jī)密碼學(xué)得到前所未有的重視

2、并迅速普及和發(fā)展起來。在國外，它已成為計算機(jī)安全主要的研究方向。密碼學(xué)的歷史比較悠久，在四千年前，古埃及人就開始使用密碼來保密傳遞消息。兩千多年前，羅馬國王JuliusCaesare（愷撒）就開始使用目前稱為“愷撒密碼的密碼系統(tǒng)。但是密碼技術(shù)直到本20世紀(jì)40年代以后才有重大突破和發(fā)展。特別是20世紀(jì)70年代后期，由于計算機(jī)、電子通信的廣泛使用，現(xiàn)代密碼學(xué)得到了空前的發(fā)展。加密算法包括：對稱加密算法、公開密鑰算法和DES對稱加密算法。二、計算機(jī)加密基本原理和方法（1）對稱加密算法基于密鑰的算法通常有兩類：對稱算法和公開密鑰算法（非對稱算法）。對稱算法有時又叫傳統(tǒng)密碼算法，加密密鑰能夠從解密密鑰

3、中推算岀來，反過來也成立。在大多數(shù)對稱算法中，加解密的密鑰是相同的。對稱算法要求發(fā)送者和接收者在安全通信之前，協(xié)商一個密鑰。對稱算法的安全性依賴于密鑰，泄漏密鑰就意味著任何人都能對消息進(jìn)行加解密。對稱算法的加密和解密表示為：EK（M）=CDK（C）=M（2）密鑰加密算法公開密鑰算法（非對稱算法）的加密的密鑰和解密的密鑰不同，而且解密密鑰不能根據(jù)加密密鑰計算出來，或者至少在可以計算的時間內(nèi)不能計算岀來。之所以叫做公開密鑰算法，是因為加密密鑰能夠公開，即陌生者能用加密密鑰加密信息，但只有用相應(yīng)的解密密鑰才能解密信息。加密密鑰叫做公開密鑰（簡稱公鑰），解密密鑰叫做私人密鑰（簡稱私鑰）。公開密鑰K1加

4、密表示為：EK1（M）=Co公開密鑰和私人密鑰是不同的，用相應(yīng)的私人密鑰K2解密可表示為：DK2（C）=Mo（3）凱撒密碼算法原理洛密碼學(xué)中存在著各種各樣的置換方式，但所有不同的置換方式都包含2個相同的元素。密鑰和協(xié)議（算法）。凱撒密碼的密鑰是3,算法是將普通字母表中的字母用密鑰對應(yīng)的字母替換。置換加密的優(yōu)點就在于它易于實施卻難于破解.發(fā)送方和接收方很容易事先商量好一個密鑰，然后通過密鑰從明文中生成密文，即是敵人若獲取密文，通過密文直接猜測其代表的意義，在實踐中是不可能的。凱撒密碼的加密算法極其簡單。其加密過程如下：在這里，我們做此約定：明文記為密文記為c,加密變換記為E（kl,m）（其中kl

5、為密鑰），解密變換記為D（k2,m）（k2為解密密鑰）（在這里kl=k2,不妨記為k）。凱撒密碼的加密過程可記為如下一個變換：c=m+kmodn（其中n為基本字符個數(shù)）同樣，解密過程可表示為：m=c+kmodn（其中n為基本字符個數(shù)）對于計算機(jī)而言，n可取256或128,m、k、c均為一個8bit的二進(jìn)制數(shù)。顯然，這種加密算法極不安全，即使采用窮舉法，最多也只要255次即可破譯。當(dāng)然，究其本身而言，仍然是一個單表置換，因此，頻率分析法對其仍是有效的。方法：愷撒密碼的替換方法是通過排列明文和密文字母表，密文字母表示通過將明文字母表向左或向右移動一個固定數(shù)目的位置。例如，當(dāng)偏移量是左移3的時候(解

6、密時的密鑰就是3)：明文字母表：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ密文字母表：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC使用時，加密者查找明文字母表中需要加密的消息中的每一個字母所在位置，并且寫下密文字母表中對應(yīng)的字母。需要解密的人則根據(jù)事先已知的密鑰反過來操作，得到原來的明文。例如：明文：THEQUICKBROWNFOXJUMPSOVERTHELAZYDOG密文：WKHTXLFNEURZQIRAMXPSVRYHUWKHODCBGRJ愷撒密碼的加密、解密方法還能夠通過同余數(shù)的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行計算。首先將字母用數(shù)字代替，A=0,B二1,，Z=25o此時偏移量為n的加密方法

7、即為：E(x)=(x+n)mod2解密就是：D(x)=(x-n)mod23、環(huán)境介紹編程語言C語言/JAVA編譯環(huán)境MicrosoftVisualStudio20008/eclipse操作系統(tǒng)Windows,4、實例說明算機(jī)加密的原理和方法實例止利用對稱加密算法對“1234567進(jìn)行加密，并進(jìn)行解密程序源代碼：#include/DES加密算法C語言實現(xiàn)classSubKey定義手密鑰為一個類public:intkey；subkey16);/定義子密鑰對象數(shù)組classDESintencipher_decipher;/判斷加密還是解密intkey_in8ji8;/用戶原始輸入的64位二進(jìn)制數(shù)in

8、tkey_out87;/除去每行的最后一位校驗位intc0_d087;/存儲經(jīng)PCJ轉(zhuǎn)換后的56位數(shù)據(jù)intc07,d04;分別存儲cO,dOinttext88;/64位明文inttext_ip;/經(jīng)IP轉(zhuǎn)換過后的明文intA月；A,B分別存儲經(jīng)IP轉(zhuǎn)換過后明文的兩部分，便于交換inttemp86;/存儲經(jīng)擴(kuò)展置換后的48位二進(jìn)制值inttempl86;/存儲和子密鑰異或后的結(jié)果ints_result;存儲經(jīng)S變換后的32位值inttext_p84;/經(jīng)P置換后的32位結(jié)果intsecretp88;/經(jīng)逆IP轉(zhuǎn)換后的密文public:voidKey_Putting();voidPC_1();i

9、ntfunction(int,int);異或voidSubKey_Production();voidIP_Convert();voidf();voidP_Convert();voidOut_secret();；_voidDES:Key_Putting()/得到密鑰中對算法有用的56位cout“請輸入64位的密鑰亍8列且每行都得有奇數(shù)個l):n;for(inti=0;i8;i+)for(intj=0;jkey_iif(j!=7)key_outi0=key_ini0；運(yùn)行結(jié)果分析試對“1234567進(jìn)行加密，再將其解密:輸入1234567：33DbugTsctl.x-oInpcaet：KPlMne

10、oxfcI1230)out.write(buffer,0,r);cis.close();is.close();out.close();/*文件采用DES算法解密文件*paramfile*己加密的文件如C：/加密后文件.txt*paramdestFile*解密后存放的文件名如c:/test/解密后文件.txt*/publicvoiddecryptFile(Stringfile,Stringdest)throwsExceptionCiphercipher=Cipher.getlnstanee(DES);cipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE,this.key);Inputs

11、treamis=newFilelnputStream(file);Outputstreamout=newFileOutputStream(dest);CipherOutputStreamcos=newCipherOutputStream(out,cipher);bytebuffer=newbyte1024;intr;while(r=is.read(buffer)=0)cos.write(buffer,0,r);cos.close();out.close();is.close();publicstaticvoidmain(Stringargs)throwsExceptionDESUtildes=

12、newDESUtil(1234567);/DES加密文件/des.encryptFile(G:/test.doc,G:/加密test.doc);/DES解密文件/des.decryptFile(G:/加密test.doc,G:/解密test.doc);Stringstri=“要加密的字符串test;/DES加密字符串Stringstr2=des.encryptStr(strl);運(yùn)行結(jié)果分析試對公開密鑰1234567進(jìn)行加密，再將其解密:輸入公開密鑰1234567：:InputVJLrtoxt;=匸刁etuQTet1exoFi.9Gammrxa22./DES解密字符串StringdeStr=d

13、es.decryptStr(str2);System,out.println(加密前System,out.println(加密后System,out.println(11解密后+strl);+str2);+deStr);輸入公開密鑰2234567的密文pqrstuv：回車后岀現(xiàn)解密后的明文1234567：實例3：利用公開加密算法對T234567進(jìn)行加密，并進(jìn)行解密源程序代碼#includevoidmain()charp1000;charc1000;intkey,m;key=5;/*定義一個移位個數(shù)為5,即加密向右移5位，解密則相反*/printf(HpleaseinputthePlaintex

14、t:n“)；gets(p);/*讀取字符串，直至接受到換行符停止，并將讀取的結(jié)果存放在p1000中。換行符不作為讀取串的內(nèi)容，讀取的換行符被轉(zhuǎn)換為null值，并由此來結(jié)束字符串。*/for(i=0;pi!=0;i+)ci=(pi-,a,+key)%26+,a,;/*加密算法，所有明文符號由向右移5位的密文代替*/ci=O;printf(theCiphertextis:n%sn,c);/*輸岀加密后的密文*/printf(npleaseinputtheCiptertext:rT);gets(c);/*讀取字符串，直至接受到換行符停止，并將讀取的結(jié)果存放在c1000中。換行符不作為讀取串的內(nèi)容，讀

15、取的換行符被轉(zhuǎn)換為null值，并由此來結(jié)束字符串。7for(i=0;ci!=0;i+)pi=,z,-(,z+key-ci)%26;廣解密算法，所有明文符號由向左移5位的明文代替*/pi=、O：printf(thePlaintextis:n%sn,p);/*輸出解密后的明文*/return;運(yùn)行結(jié)果分析試對明文security進(jìn)行加密，再將其解密:輸入明文security：T*l*dLr;:ouib*1-tzy回車后，輸出加密后的密文：xjhzwnyd3P%DbugVTxtlexypleaseinputthePlaintext:securitytheCiphertextis:xjhzwnydpleaseinputtheCiptertext：輸入security的密文xjhzwnycT：回車后出現(xiàn)解密后的明文security：S3HD:DebugText1.exeHpLeaseinputthePext:secuT-itsPticCiplicrtext=DKjhzwnsFdpLeaseinputtheCipter-text:”3hzwnithePlaintextis:secuT-itciPvessanykeyfzocontinue5、總結(jié)分析丄學(xué)鬲必過一學(xué)期的對于信息安全概論課程的學(xué)習(xí)，我對于信息安全