密码学网络安全实验基本算法AES概论.docx

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密码学网络安全实验基本算法AES概论

淮海工学院

计算机工程学院

实验报告书

课程名：

《网络安全技术》

题目：

常见的密码算法（ＤＥＳ、

ＡＥＳ、RSA、MD5）

班级：

学号

姓名：

【实验目的】

●理解对称加密算法的原理和特点

●了解非对称加密机制

●理解DES、AES算法的加密原理

●理解RSA算法的加密原理

【实验人数】

每组1人

【系统环境】

Windows

【网络环境】

交换网络结构

【实验工具】

VC++6.0

密码工具

【实验步骤】

一、DES算法

1．DES加密解密

（1）本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“DES加密算法”｜“加密/解密”页签，在明文输入区输入明文：

hello,world

（2）在密钥窗口输入8（64位）个字符的密钥k，密钥k= 19940725。

单击“加密”按钮，将密文导出到DES文件夹（D:

\Work\Encryption\DES\）中，通告同组主机获取密文，并将密钥k告诉同组主机。

 （3）单击“导入”按钮，从同组主机的的DES共享文件夹中将密文导入，然后在密钥窗口输入被同组主机通告的密钥k，点击“解密”按钮进行DES解密。

 （4）将破解后的明文与同组主机记录的明文比较。

2．DES算法

 本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“DES加密算法”｜“演示”页签,向64位明文中输入8个字符（8*8bit=64），向64位密钥中输入8个字符（8*8bit=64）。

点击“加密”按钮。

完成加密操作，分别点击“初始置换”、“密钥生成演示”、“十六轮加密变换”和“终结置换”按钮，查看初始置换、密钥生成演示、十六轮加密变换和终结置换的详细加密操作流程。

二、AES

1．AES加密解密

（1）本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“AES加密算法”｜“加密/解密”页签，在明文输入区输入明文：

 hello,world

（2）在密钥窗口输入16（128位）个字符的密钥k，要记住这个密钥以用于解密，密钥k=lijinyi123456789。

单击“加密”按钮，将密文导出到AES文件夹（D:

\Work\Encryption\AES\）中，通告同组主机获取密文，并将密钥k告诉同组主机。

（3）单击“导入”按钮，从同组主机的AES共享文件夹中将密文导入，然后在密钥窗口输入被同组主机通告的密钥k，点击“解密”按钮进行AES解密。

（4）将破解后的明文与同组主机记录的明文比较。

2．AES算法

   进入“密码工具”｜“加密解密”｜“AES加密算法”｜“演示”页签。

输入128位明文与密钥，执行加密操作，查看各演示模块。

三、MD5

1．MD5生成文件摘要

（1）本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“MD5哈希函数”｜“生成摘要”页签，在明文框中编辑文本内容：

hello,world!

123456789。

单击“生成摘要”按钮，生成文本摘要：

。

单击“导出”按钮，将摘要导出到MD5共享文件夹（D:

\Work\Encryption\MD5\）中，并通告同组主机获取摘要。

（2）单击“导入摘要”按钮，从同组主机的MD5共享文件夹中将摘要导入。

在文本框中输入同组主机编辑过的文本内容，单击“生成摘要”按钮，将新生成的摘要与导入的摘要进行比较，验证相同文本会产生相同的摘要。

（3）对同组主机编辑过的文本内容做很小的改动，再次生成摘要，与导入的摘要进行对比，验证MD5算法的抗修改性。

二．MD5算法

本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“MD5哈希函数”｜“演示”页签,在明文输入区输入文本（文本不能超过48个字符）,单击“开始演示”，查看各模块数据及算法流程。

根据实验原理中对MD5算法的介绍，如果链接变量的值分别为（其中，M[1]=31323334）：

A:

2B480E7C

B:

DAEAB5EF

C:

2E87BDD9

D:

91D9BEE8

请写出第2轮第1步的运算过程以及经过运算后的链接变量。

四、RSA

1．RSA生成公私钥及加密解密过程演示

（1）本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“RSA加密算法”｜“公私钥”页签，在生成公私钥区输入素数p和素数q，这里要求p和q不能相等（因为很容易开平方求出p与q的值）并且p与q的乘积也不能小于127（因为小于127不能包括所有的ASCII码，导致加密失败），你选用的素数p与q分别是：

p=157；q=239。

（2）单击“随机选取正整数e”下拉按钮，随机选取e，e=10001。

（3）单击“生成公私钥”按钮生成公私钥，记录下公钥（10001,37523），私钥（20849，37523）。

（4）在公私钥生成演示区中输入素数p=157和素数q=239，还有正整数e=10001。

单击“开始演示”按钮查看结果，填写表3-1-1。

（5）在加/解密演示区中输入明文m=28600，公钥n=37523（m

单击“加密演示”按钮，查看RSA加密过程，然后记录得到的密文c=22884。

（6）在密文c编辑框输入刚刚得到的密文，分别输入私钥n=37523，私钥d=20849，点击“解密演示”按钮，查看RSA解密过程，然后记录得到的明文m=28600。

（7）比较解密后的明文与原来的明文是否一致。

根据实验原理中对RSA加密算法的介绍，当素数p=157，素数q=239，正整数e=10001时，写出RSA私钥的生成过程

当公钥e=143时，写出对明文m=40的加密过程（加密过程计算量比较大，请使用密码工具的RSA工具进行计算）：

。

利用生成的私钥d，对生成的密文进行解密：

过程如下：

N=pq=13*17=221（n）=12*16=192ed=1mod（n）（143*d）mod192=1d=47

M=200时

2．RSA加密解密

（1）本机在生成公私钥区输入素数p和素数q，这里要求p和q不能相等，并且p与q的乘积也不能小于127，记录你输入的素数，p=17，q=23。

（2）点击“随机选取正整数e:

”下拉按钮，选择正整数e，e=101。

（3）点击“生成公私钥”按钮生成公私钥，记录下公钥e=101，n=391；私钥d=237，n=391。

将自己的公钥通告给同组主机。

（4）本机进入“加密/解密”页签，在“公钥e部分”和“公钥n部分”输入同组主机的公钥，在明文输入区输入明文：

211254。

单击“加密”按钮对明文进行加密，单击“导出”按钮将密文导出到RSA共享文件夹（D:

\Work\Encryption\RSA\）中，通告同组主机获取密文。

（5）进入“加密/解密”页签，单击“导入”按钮，从同组主机的RSA共享文件夹中将密文导入，点击“解密”按钮，切换到解密模式，在“私钥d部分”和“私钥n部分”输入自己的私钥，再次点击“解密”按钮进行RSA解密。

（6）将破解后的明文与同组主机记录的明文比较。

【思考问题】

1．MD5生成摘要的长度是多少位。

MD5是一个哈希函数，能够做到任意长的输入，固定短的输出，输出64位，其中56位有效位。

2．简述RSA的公钥生成算法？

首先知道两个素数p和q，以及一个正整数e，p，q不能相等，且乘积不能小于127，然后按照公式

计算公钥（e，n）。

3．“无法证明RSA算法是安全的”，你认为这句话对吗？

不对，因为RSA是基于困难数学问题研发的，没有绝对安全的密码算法，但是，如果破解密码的代价高于信息本身那就是安全的。

4．在AES加密的10轮循环中，前9轮与第10轮有什么不同？

前9轮加密过程中，每一轮子加密过程包括4种不同的变换，而最后一轮只有3种变换。

5．“AES算法和DES算法一样，都是对比特进行操作从而完成加密的”，你认为这句话对吗？

不对，因为DES实际是对56比特进行操作，而且DES和AES算法不一样。

6.DES每一个明文分组的长度是多少位？

这个明文分组加密后的密文是多少位？

DES每一个明文分组的长度是64位，加密后是64位

7.在DES算法的各种置换中，哪个置换为DES提供了最好的安全性？

S盒置换为DES提供了最好的安全性。

8.DES的S盒在设计时就能够防止某些类型的攻击，当1991年Biham和Shamir发现的差分攻击的方法时，美国国家安全局就已承认某些未公布的S盒设计原则正是为了使得差分密码分析变得不可行。

也就是说，差分密码分析在DES最初被研发时就已为IBM的研发者所知，但是这种方法却被保密了将近20年，直到Biham和Shamir又独立地发现了这种攻击。

目前，DES加密方法已经被认为是不安全的了，请同学查阅相关资料，列出两种DES的分析方法。

答：

差分分析法、线性分析法。

五、结果分析与实验体会

这次的实验使我了解到了AES算法DES算法以及MD5算法RSA算法的实现原理，对于这些算法有了初步的理解。