《现代密码学》实验报告

现代密码学实验报告

学生姓名骆秀娟

学号0909121906

专业班级计科1204班

指导教师段桂华

学院信息科学与工程学院

完成时间2014年4月25日

实验一对称密码算法实验

[实验目的]

1.掌握密码学中经典的对称密码算法DES、AES、RC4的算法原理。

2.掌握DES、AES、RC4的算法流程和实现方法。

[实验预备]

1.DES算法有什么特点？算法中的哪些结构保证了其混淆和扩散的特性？

2.AES算法的基本原理和特点。

3.流密码RC4的密钥流生成以及S盒初始化过程。

[实验内容]

1.分析DES、AES、RC4、SHA的实现过程。

2. 用程序设计语言将算法过程编程实现。

3. 完成字符串数据的加密运算和解密运算

输入明文：Idolikethisbook

输入密钥：cryption

[实验步骤]

1. 预习DES、AES、RC4算法。

2. 写算法流程，用程序设计语言将算法过程编程实现。

3. 输入指定的明文、密钥进行实验，验证结果。

4. 自己选择不同的输入，记录输出结果。

写出所编写程序的流程图和运行界面、运行结果。

DES程序流程图：

DES运行结果：

AES程序流程图：

AES运行结果：

RC4流程图：

RC4运行结果：

[问题讨论]

1. 在DES算法中有哪些是弱密钥？哪些是半弱密钥？

2. 改变明文或密钥中的一个比特值可能影响AES值中的多少比特？

3.分析实验中在编辑、编译、运行等各环节中所出现的问题及解决方法。

回答问题

解：1>弱密钥有以下几种情况：全0；全1；一半为0，一半为1；

半弱密钥如下：E01F E01F E01F E01F

FE01 FE01 FE01 FE01

E001 E001 F101 F101

FE1F FE1F FE01 FE01

2>改变一个比特值最多改变4个AES值。

3>在RC4实验中，为了将输入的char型密钥分个存储进数组中，刚开始我想把它转化为string型，再存储，但是string型数据不能直接从键盘输入，且最后

也要转换存储在char型数组中，但是都有各种问题，最后，直接定义char型数组，再直接向其中输入数据。

实验二公钥密码算法实验

[实验目的]

1.掌握密码学中常用的公钥密码算法RSA、ECC的算法原理。

2.掌握RSA、ECC的算法流程和实现方法。

[实验预备]

1.RSA和ECC密码系统所基于的数学难题是什么？

2.RSA和ECC算法的基本原理。

3.公钥密码系统可以取代对称密码系统吗？

4.RSA和ECC的实现过程。

[实验内容]

1. 分析RSA、ECC的实现过程。

2. 用程序设计语言将算法过程编程实现

3. 完成数据的加密运算和解密运算

输入明文：security

输入密钥：cryption

对ASCII码进行加密和解密。

[实验步骤]

1. 预习RSA、ECC算法。

2. 了解大素数的生成、大数的运算、公钥、私钥的生成。

3. 写出算法流程，用程序设计语言将算法过程编程实现。

4. 输入指定的明文和密钥进行实验，验证结果。

写出所编写程序的流程图和运行界面、运行结果。

程序流程图：

运行结果：

[问题讨论]

1. 总结算法的特点，分析算法的安全性；

2. 分析实验中在编辑、编译、运行等各环节中所出现的问题及解决方法。

回答问题

解：

1>RSA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，因而很流行。

RSA的安全性依赖于大素数n的因子分解难题，当n足够大时，可使n的分解无法在多项式时间内完成，因此p、q越大，安全性越高。

但是当用户密钥使用不当，或是攻击者获得e1、e2、n、c1、c2，共用模数n，根据c1=m^e1 mod n,c2=m^e2 mod n,若e1，e2互素，则有r*e1+s*e2=1,可以根据(c1^-1)^-r*(c2)^s=m^(r*e1+s*e2)=m mod n,从而得到明文m。RSA 签名算法亦可根据其指数的特点进行攻击，一般攻击者是将某一信息做一下伪装（盲签名思想），再拥有私钥的实体签署，经过计算很容易得到攻击者所想要的信息。

2>由于字母无法进行指数运算，所以需要将字母通过ASCII码转换成数字，再进行指数运算，最后再将数字转化成字符输出。另由于素数检测函数用的是循环，其时间复杂度太高，如果输入的素数及公钥太大，会一直循环，时间花费太大，所以只能对小素数进行运算。

实验三 SKEY协议设计实验[实验目的]

1.掌握身份认证协议的原理和基本思想。

2.掌握SKEY协议的机制和实现方法。

[实验预备]

1.SKEY协议的作用。

2.SKEY协议的安全性分析。

3.SKEY协议的实现过程。

[实验内容]

1. 分析SKEY协议的实现过程。

2. 用程序设计语言将算法过程编程实现。

3. 演示SKEY协议的身份鉴别过程。

[实验步骤]

1. 预习SKEY协议的机制。

2. 选择和实现相应的摘要算法MD5或SHA。

3. 写出算法流程，用程序设计语言将协议过程编程实现。

4. 验证SKEY协议的身份鉴别过程。

写出所编写程序的流程图和运行界面、运行结果。

程序流程图：

每输入一次活动密钥就验证一次。

运行结果：

100个活动密钥：

输入第100个验证密钥：

[问题讨论]

1. 分析SKEY的安全性；

2. 分析实验中在编辑、编译、运行等各环节中所出现的问题及解决方法。

回答问题

解：

1>该协议的安全性依赖于MD5算法的单向性，但是若密码简单，攻击者可以通

过碰撞的方法有可能构造两个具有相同MD5的信息，也可通过大字典的方法破解MD5，将常用密码进行MD5后建立数据库，然后和MD5数值进行对比，通过这样的方法来“破解”MD5。

2>运行时将x[R]也打印出来了，这是不安全的，故mian函数里的打印循环程

序需要更改。

编译时出现LNK2005错误，选择VC菜单Project->Setting->Link->Catagory,选择Input，再在Ignore libraries的Edit栏中填入需要忽略的库，然后在Object/library Modules的Edit栏中填入正确的库的顺序。