网络安全实验3数据加密技术.docx

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网络安全实验3数据加密技术

实验3数据加密技术

第一部分:

传统加密算法

一、实验目的及要求：

1、熟悉一些古典密码算法。

2、通过编程实现替代密码算法或置换密码算法。

二、实验内容：

1、自己创建明文信息，并选择一个密钥，编写替代密码算法的实现程序，实现加密和解密操作。

2、自己创建明文信息，并选择一个密钥，编写置换密码算法的实现程序，实现加密和解密操作。

第二部分:

现代加密体制

一、实验目的：

1、掌握对文件加密和数字签名的方法，对加密理论知识加深理解。

2、掌握DES加密解密程序的实现及应用。

3、掌握RSA公钥密码算法的实现及应用。

4、掌握PGP软件的安装方法

5、掌握公钥与私钥生成与备份方法

6、掌握PGPKeys管理密钥的方法

7、掌握使用Outlook发送加密邮件

8、掌握使用PGP加密信息

9、掌握PGPDisk的使用

二、实验环境

1.安装Windows2000Server/XP的局域网环境

2.PGP软件

3.最好为连通Internet状态

三、实验内容及步骤

1．调试所给出的DES和RSA混合加解密程序。

2．PGP软件的使用

1）安装PGP软件、软件注册：

双击PGP安装文件进行安装。

完成后必须重启计算机!

!

PGP软件将出现注册窗口，此时输入我们提供的用户名、组织名、序列号及授权信息等内容后，点击“认证”即可完成安装。

安装时选择新用户，并注意输入通行码（千万不能忘记!

!

）。

2）公钥与私钥对生成与管理：

进入PGPKeys，可以看到我们注册的邮箱对应已有密钥管理内容。

此时我们可导出自己的公钥，生成ASC文件。

方法：

右击“邮箱”，选择“Export”，输入文件名即可，此文件可交流、发布等。

3）加密信息：

打开记事本程序，输入内容1234abcd。

右击PGP图标，选择CurrentWindow—Encrypt，进行记事本内容加密。

完成后观察结果。

若有多个密钥，则选择!

4）解密信息：

同样将光标保持在记事本中，右击PGP图标后，选择CurrentWindow—Decrypt即可解密信息，当然需要输入通行码!

!

解密结果显示在“TextViewer”中。

5）PGPDisk的使用：

右击PGP图标，选择PGPDisk—NewDisk,根据提示选择PGPDisk加密盘的大小（只与硬盘容量有关！

，如100MB）。

加密时可选择使用私钥文件或通行码！

完成后即可在资源管理器中使用该盘。

使用通行码加密的PGPDisk盘可用于所有安装PGP软件的计算机中！

6）PGPDisk的启用与关闭：

在启用状态下，PGP图标会处于开锁状！

若要关闭PGPDisk，则选择“Unmount”！

注意编辑位置不要处于PGPDisk中！

7）熟悉PGP的选项设置：

Options

8）利用Outlook发送加密电子邮件：

注意只能给提供公钥的地址发送！

当然也可用你自己的私钥加密用途，用作认证！

方法：

9）进入Outlook，若你的邮箱地址不是Outlook默认的邮箱或无邮箱，则应进入工具－－帐户，进行添加！

使用时最好为信箱！

10）撰写邮件，选择PGP加密（不要选错！

）并发送即可。

11）获取或共享公钥文件。

实际使用时可从发布服务器中查找、获取所需公钥，也可将你的公钥发布在这个网站上，供别人共享！

四、实验报告要求

1、列出PGP的功能；并说出PGP满足了电子商务中信息安全性要素的哪些要求？

2、你知道PGP使用了那些加密算法吗？

每一种算法的思路是什么？

3、简要阐述PGP主要加密原理；

4、简要叙述使用PGP软件如何对文件加密；

5、简要叙述使用PGP软件如何对文件解密；

6、简要叙述使用PGP软件如何对文件数字签名；

7、在对文件进行数字签名时，为什么一定要将文件的明文也一同发送给对方？

请用数字签名的原理进行解释；

8、思考PGP存在哪些方面的安全隐患；

五、实验指导：

   一、PGP简介

   PGP软件是一款非常优秀的加密软件。

它能实现对文件、邮件、磁盘、以及ICQ通信内容实现加密、解密、数字签名的功能，适合企业、政府机构、卫生保健部门、教育部门、家庭个人进行安全通信使用。

并且，PGP公司针对不同部门的不同需要，分别推出了PGP不同的解决方案。

这次实验，使用的是免费的个人版本。

由于是免费的个人版本，不能实现邮件的加密签名功能，也不能实现磁盘的加密功能。

   PGP的加密是采用了RSA以及杂合传统的加密算法来实现加密的。

加密的关键在于一对密钥，该密钥对包含一个公钥以及一个私钥。

公钥和私钥是根据某种数学函数生成的，并且通过一个密钥来推测另外一个密钥几乎是不可能的。

其中，明文可以用公钥来加密，然后用私钥解密得到原文，明文也可以用私钥加密，然后用公钥解密得到原文。

并且，一般来说，公钥用于加密，私钥用于数字签名。

而且公钥是发给别人用来加密要发送给自己的文件的，而私钥是自己保留个人使用，不能供别人使用的。

需要注意的是，明文通过用户A的公钥加密后，只能使用用户A的私钥解密，不能采用A以外的任何其他人的私钥解密；使用用户A的私钥加密的文件只能用A的公钥解密，不能使用A以外的任何其他人的公钥解密。

由于私钥是自己保留，不给别人知道，因此，私钥除了加密的功能之外，还可以具有数字签名的作用。

其机制在于：

私钥只有自己才有，别人是没有你的私钥的，你用私钥可以对文件进行签名，而别人由于没有你的私钥，无法进行同样的签名，这样就能证明该文件是从你这里发出去的。

而公钥是提供给要和你安全通信的人使用的。

例如A想要和你通信，但是希望同新的内容不要被别人看到，就可以用你的公钥来对发送的内容进行加密，而你收到A发来的信息后就可以用你的私钥解密，可以阅读文件的内容。

假设A发送的内容在途中被人截获了，但是没有你的私钥的话，一样是看不到明文的。

这样PGP就能实现加密以及数字签名的功能。

PGP之所以流行的原因是，加密的安全性非常高，同时加密速度又很快。

   二、PGP安装

   下载软件后，运行pgp8.exe文件开始安装，安装的过程很简单，依次按“next”按钮就可以了，安装过程见图1、图2、图3、图4和图5。

   图1 安装欢迎界面 

   图2 接受PGP公司的协议 

   图3 安装时对PGP8.1.0 Windows版本的介绍 

   图4 选择用户类型 

   图5 选择安装路径

   接下来选择要安装的组件，其中，第一个选项是关于磁盘加密的功能；第二个选项是ICQ的邮件加密功能；第三四个选项是关于OUTLOOK或者OTLOOK EXPRESS邮件加密的功能；最后一个选项适用于群发邮件的加密。

用户可以根据自己的需要进行组件选择，一般情况下，默认安装就可以了。

见图6、图7。

   图6 选择要安装的PGP组件，一般按默认的选择即可 

   图7 安装正在进行中

   三、生成密钥

   安装完毕后，运行PGP程序。

从“开始”菜单中选择“PGP”中的“PGP Keys”。

要使用该软件进行加密的话，首先要生成一对密钥。

也就是一个公钥和一个私钥。

其中公钥是发送给别人用来加密钥发送给自己的文件的，私钥是自己保存，用于解密别人用公钥加密的文件，或者起数字签名的作用。

   在PGP Keys的窗口中，选择Keys菜单下的New Key选项。

见图8。

   图8 PGP Keys的工作窗口

   PGP有很好的创建密钥对的向导，跟着向导很容易生成一对密钥。

见图9。

   图9  PGP密钥对的生成向导

   每一对密钥都对应着一个确定的用户。

用户名不一定要真实，但是要方便通信者看到该用户名能知道这个用户名对应的真实的人；邮件地址也是一样不需要真实，但是要能方便与你通信的人在多个公钥中快速的找出你的公钥。

例如，大家都熟悉你的名字叫张三，那你的用户名和地址都含有张三的名字，就很容易让别人知道这个公钥是你的；如果你起了一个其他的名字，类似“天天下雨”或者“五月的海”，那其他与你通信的人很容易不记得这个名字到底是谁，因此在选择公钥的时候，自然很难找出你的公钥。

见图10。

   图10 输入姓名和Email地址以方便他人识别你的公钥

   密钥对的私钥还必须进一步用密码加密，这个加密是对你的私钥加密。

这个密码非常重要，切记不要泄漏了，为安全起见，密码长度至少8位，而且应该包含非字母的字符。

见图11。

   图11 为私钥设置密码

   接下来，软件生成密钥对。

见图12。

   图12 生成密钥对

   至此，密钥对生成完毕。

   四、导出并发送公钥

   见图13。

   图13 生成完密钥对

   接着导出公钥，把公钥作为一个文件保存在硬盘上。

并把公钥文件发送给你希望进行安全通信的联系人。

见图14。

   图14 导出公钥

   公钥导出之后，接下来就发送给需要跟你进行安全通信的人。

你可以通过Email方式传送公钥或者把你的公钥放在公钥服务器上以供别人查找下载。

也可以通过其他的传送方式。

不过，由于在传送的过程公钥是没有采用安全机制传送，因此存在公钥被人窃取的可能。

为了更加安全，双方可以根据环境选择一个比较安全的环境来传送公钥。

在此实验过程中，实验者互相通过Email传送公钥，例如，用户A和用户B要互相通信，则A需要把自己的公钥传递给B，而B需要把自己的公钥传递给A。

   五、文件加密与解密

   有了对方的公钥之后就可以用对方公钥对文件进行加密，然后再传送给对方。

具体操作如下：

选中要加密的文件，右键，然后选择“PGP”--“Encrypt”。

见图15。

   图15 选择“Encrypt”对文件加密

   然后在密钥选择对话框中，选择要接受文件的接收者。

注意，用户所持有的密钥全部列出在对话框的上部分，选择要接收文件人的公钥，将其公钥拖到对话框的下部分（recipients），点击“OK”，并且为加密文件设置保存路径和文件名。

见图16、图17。

   图16 选择需要用来加密的公钥

   图17 为加密文件设置保存路径和文件名

   此时，你就可以把该加密文件传送给对方。

对方接收到该加密文件后，选中该文件，右键，选择“Decrypt&verify”，见图18。

   图18 解密文件的菜单

   此时，要求输入私钥的密码，输入完后，按“OK”即可。

见图19。

   图19 输入密码，用私钥解密文件

   接下来，要为已经解密的明文文件设置保存路径文件名。

见图。

保存后，明文就可以被直接查看了。

见图20。

   图20 为明文文件设置保存路经和文件名 

   六、数字签名

   由于公钥是发放给其他人使用的，那么在公钥发放的过程中，存在公钥被人替换的可能。

此时，若有一个人对此公钥是否真正属于某个用户的公钥做出证明，那么该公钥的可信任度就比较高。

如果A很熟悉B，并且能断定某公钥是B的，并没有人把该公钥替换或者篡改的话，那么可以对B的公钥进行数字签名，以自己的名义保证B的公钥的真实性。

具体操作为：

运行“开始”—“PGP”—“PGP Keys”，选中要进行签名的公钥，然后右键，选择“Sign”进行签名。

见图21。

   图21 对某公钥进行数字签名

   此时，选择该用户的公钥，并且选中“Allow signature to be exported. Others may rely upon your signature（允许该签名被导出，其他人可以信任你的签名的真实性）”，点击“OK”。

见图22。

   图22 选中下方的选项以便该被签字的公钥可以导出

   输入私钥的密码，点击“OK”。

这样，对公钥的签字就完成了。

值得提醒的是，公钥和私钥都可以实现加密的功能，但是当要进行数字签名的时候，就只能使用私钥而不能用公钥。

因为私钥只为用户一个人掌握，所以，该私钥能表明他的身份，确定该信息只有他一个人才能发出。

见图23。

   图23 输入密码进行数字签名

   我们也可以对文件进行签名和加密。

操作如下：

选择要进行签名的文件，点击右键，选择“sign”，见图。

要注意的是，对文件签名只能证明是你发出该文件，但是文件的内容并没有被加密，同时，进行数字签名时，在意的是表明该文件是从自己这里发出，因此对于文件的内容并不在意被别人看到，经过数字签名的文件要同原明文文件一同发送给对方，对方才能验证数字签名是否有效。

如果同时要表明文件从自己这里发出，同时又要对文件的信息保密，那么就选择“签名与加密”选项Encrypt&sign。

见图24。

   图24 对文件进行签名或签名和加密

   同样的，在选择密钥的对话框中，从对话框上部的密钥列表中，选择接收文件的用户拖到对话框的下部，点击“OK”。

见图25。

   图25 选择文件的接收者

   确定接收人后，输入私钥的密码，进行数字签名或数字签名和加密。

见图26。

   图26 输入密码用私钥签名或加密

   以上介绍的是关于PGP的简单使用，供大家学习，另外由于篇幅和时间的限制，关于PGP软件还有很多功能和设置没有介绍。

实验者若有兴趣的话，可以实验完后自己多加使用，并参考PGP公司编写的用户手册，见开始菜单中PGP里的“DOCUMENTATION”中的“USER'S GUIDE”。