实验五 数据加密与解密实验.docx

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实验五数据加密与解密实验

实验五数据加密与解密实验（3学时）

一、实验目的

1、了解OPENSSL开放源程序的应用；

2、熟悉用对称加密的方法加密和解密。

3、熟悉利用RSA非对称密钥对文件进行加密与解密的整个过程方法。

二、实验设备及软件环境

（一）实验设备

服务器、交换机和PC机组成NT网络。

（二）软件环境

1．服务器采用MicrosoftWindows2003Server操作系统；

2．学生客户端采用WindowsXP系统、IE6.0以上浏览器。

3．OPENSSL开放源程序

三、实验内容与步骤（整个实验共分五个部分）

（一）准备工作

步骤一下载OPENSSL安装包到C盘根目录下。

（下载地址：

步骤二在C盘中右击压缩包，使用“解压到openssl\”方式来解压

软件包，在C盘根目录下，自动生成OPENSSL文件夹。

步骤三点击“开始”、“程序”、“附件”、“命令提示符”，打开“命令提示符”窗口。

如图8-1。

图8-1命令提示符

步骤四在“C:

\DocumentsandSettingsowner>”键入cdc:

\openssl\out32dll，输入后按回车键，进入到openssl\out32dll的目录下，如图8-2所示。

（命令的含义：

打开C盘目录下，openssl文件夹下的out32dll文件夹）

图8-2openssl＼out32dll的目录

（二）对称加密实验步骤

步骤一 用记事本创建一个文本文件，文件名为学生的学号（如026h321f.txt），内容为学生的名字和学号，保存在c:

\openssl\out32dll的文件夹下，如图9-1所示。

图9-1用记事本创建的文本文件

步骤二 输入命令“opensslenc-des3-in026h231f.txt-outout026h231f.des”（注意所有的-符号的前面都有一个空格），输入后按回车键，加密过程中会提示你输入保护密码，按回车键后会再输一次密码进行确认，（注：

输入密码时屏幕无任何显示）执行结果如图9-2所示。

执行完上述命令完后，在c:

\openssl\out32dll目录下会自动生成一个用des3算法加密后out026h231f.des的文件。

（命令的含义：

使用DES3算法对数据进行对称加密。

-infilename要进行加密的输入文件名，即明文文件

-outfilename加密后得到的文件名，即密文文件）

图9-2输入密码后的执行结果

步骤三 用“typeout026h231f.des”命令查看加密后的out026h231f.des文件的内容，如图9-3所示。

图9-3加密后的文件

步骤四 用“opensslenc-des3-d-inout026h231f.des-outnew026h231f.txt”（注意所有的-符号的前面都有一个空格）命令对out026h231f.des文件内容进行解码（注：

这里需要输入原先设定的保护密码），如图9-4所示。

（命令的含义：

使用DES3算法对数据进行对称解密，使用加密时用到的对称密钥进行。

-infilename要进行解密的输入文件名，即密文文件

-outfilename解密后得到的文件名，即还原的明文文件）

图9-4对out026h231f.des文件内容进行解码

步骤五 输入typenew026h231f.txt命令查看解密后的文件内容，如图9-5所示。

判别是不是与源文件026h231f.txt的内容一致。

图9-5判别与源文件内容的一致性

（三）非对称加密实验步骤

步骤一 用记事本创建一个文本文件，文件名为学生的学号（如026h321f.txt），内容为学生的名字和学号，保存在c:

\openssl\out32dll的文件夹下，如图10-1所示。

图10-1用记事本创建的文本文件

步骤二 产生一个私钥。

具体的操作步骤如下：

输入命令“opensslgenrsa-des3-out myrsaCA.key1024”（注意所有的-符号的前面都有一个空格，另外“1024”前面有空格），输入后按回车键，出现如图10-2所示的等待提示页面,提示你输入保护密码，按回车键后会再输一次密码进行确认（注：

输入密码时屏幕无任何显示）。

执行完上述命令完后，在c:

\openssl\out32dll目录下会自动生成一个用于存放rsa私钥的文件myrsaCA.key。

（命令的含义：

genrsa指令生成RSA私有密钥，并使用DES3加密算法来加密密钥，通过输入保护密码。

myrsaCA.key是私有密钥输入文件名；

1024是产生的参数的长度，必须是本指令的最后一个参数，如果没有指明，则产生512bit长的参数）

图10-2用于存放私钥的文件

步骤三查看私钥内容。

在如图10-2所示页面，输入“opensslrsa-inmyrsaCA.key-text-noout”（注意所有的-符号的前面都有一个空格）命令，然后根据提示输入先前设定的保护密码，查看私有密钥文件中的私钥内容，如图10-3所示。

（命令的含义：

rsa指令专门处理RSA密钥。

-infilename要分析的文件名称，如果文件有密码保护，会要你输入；

-text打印出私有密钥的各个组成部分；

-noout不打印出key的编码版本信息）

图10-3查看私有密钥文件中的私钥内容

步骤四 导出公共密钥，输入命令：

opensslrsa-inmyrsaCA.key-pubout-outmyrsapubkey.pem（注：

需输入原先设定的保护密码）（注意所有的-符号的前面都有一个空格），产生一个存放共钥myrsapubkey.pem文件，如图10-4所示。

（命令的含义：

rsa指令专门处理RSA密钥。

-outfilename要输出的文件名；

-pubin缺省来说是从输入文件中读到私有密钥，有这个选项则可以从输入文件中去读公共密钥；

-pubout缺省来说是打印出私有密钥，有这个选项就可以打印出公共密钥。

）

图10-4存放公钥的文件

步骤五 查看公钥内容。

在如图10-4所示页面中，输入“typemyrsapubkey.pem”命令查看文件“myrsapubkey.pem”中的公钥内容，如图10-5所示。

图10-5查看文件中的公钥内容

2.用公钥对文件加密和用私钥对文件解密

步骤一 用公钥对文件加密。

在如图8-2所示页面，输入命令“opensslrsautl-encrypt-in026h231f.txt-inkeymyrsaCA.key-outpub026h231f.enc”（注意所有的-符号的前面都有一个空格）后，如图10-6所示，根据提示输入保护密码，敲入回车键完成加密（自己尝试查看加密后的文件，命令为“typepub026h231f.enc”）。

（命令的含义：

rsautl指令能够使用使用RSA算法签名，验证身份，加密和解密数据。

-infilename指定输入文件名；

-outfilename指定输出文件名；

-inkeyfilename指定私有密钥文件，格式必须是RSA私有密钥文件；

-pubin指定公共密钥文件

-sign给输入的数据签名，需要用到私有密钥文件

-verify对输入的数据进行验证

-encrype用公共密钥对输入的数据进行加密

-decrypt用RSA的私有密钥对输入的数据进行解密）

图10-6加密后的文件

步骤二用私钥对加密文件解密。

在如图8-2所示页面中，输入命令“opensslrsautl-decrypt-inpub026h231f.enc-inkeymyrsaCA.key-outnewpub026h231f.txt”（注意所有的-符号的前面都有一个空格）后，根据提示输入原先设定的保护密码，出现如图10-7页面。

（命令的含义：

rsautl指令能够使用使用RSA算法签名，验证身份，加密和解密数据。

-infilename指定输入文件名；

-outfilename指定输出文件名；

-inkeyfilename指定私有密钥文件，格式必须是RSA私有密钥文件；

-decrypt用RSA的私有密钥对输入的数据进行解密）

图10-7用私钥对文件解密

步骤三查看解密后的newpub026h231f.txt文件的内容，命令“typenewpub026h231f.txt”。

如图10-8所示。

判别是不是与源文件026h231f.txt的内容一致。

图10-8判别与源文件内容的一致性

3.用私钥对文件加密和用公钥对文件解密（提示：

类似签名过程）

步骤一 用私钥对026h231f.txt文件加密。

在如图8-2所示页面中，输入命令“opensslrsautl-sign-in026h231f.txt-inkeymyrsaCA.key-outpri026h231f.enc”（注意所有的-符号的前面都有一个空格），然后按回车键，出现如图10-9所示的页面（注：

文件026h231f.txt不能太大，大了就会出错），然后输入原先设定的保护密码，完成对文件的加密。

（命令的含义：

rsautl指令能够使用使用RSA算法签名，验证身份，加密和解密数据。

-infilename指定输入文件名；

-outfilename指定输出文件名；

-inkeyfilename指定私有密钥文件，格式必须是RSA私有密钥文件；

-pubin指定公共密钥文件

-sign给输入的数据签名，需要用到私有密钥文件）

图10-9命令提示符

步骤二 用公钥对026h231f.tx文件解密（提示：

类似对签名进行验证），命令为“opensslrsautl-verify-inpri026h231f.enc-inkeymyrsaCA.key-outnewpri026h231f.txt”（注意所有的-符号的前面都有一个空格），输完按回车键，出现如图10-10所示的页面（注：

需输入原先设定的保护密码）

（命令的含义：

rsautl指令能够使用使用RSA算法签名，验证身份，加密和解密数据。

-infilename指定输入文件名；

-outfilename指定输出文件名；

-verify对输入的数据进行验证

图10-10用公钥解密文件

步骤三 查看解密后的newpri026h231f.txt文件的内容。

在如图10-10所示页面中，输入命令“typenewpri026h231f.txt”，回车后便可查看文件的内容，然后判别是不是与源文件026h231f.txt的内容一致。

（四）搜索《中华人民共和国电子签名法》，通过阅读熟悉该电子签名法的主要内容，每个部分内容都解决了什么问题。

（五）搜索《中国互联网络信息中心域名争议解决办法》，阅读并熟悉其主要内容。

四、实验结果

1、把加密前的明文文件（如026h321f.txt）的内容显示在下面空白处。

2、把对明文进行对称加密后的内容（如out026h231f.des文件）显示在下面空白处。

4、把对对称加密密文（如out026h231f.des文件）进行解码的内容（如new026h231f.txt）显示在下面空白处。

比较new026h231f.txt与026h321f.txt是否一致。

5、将图10-3中私有密钥文件中的私钥内容显示在下面空白处，可通过查看OPENSSL安装目录中的文件myrsaCA.key，打开即为私钥内容。

6、将图10-6中公钥加密后的密文（如pub026h231f.enc）的内容，以及公钥文件myrsapubkey.pem的内容显示在下面空白处（可通过查看OPENSSL安装目录中的文件myrsapubkey.pem，打开即为公钥内容）。

7、将图10-9中私钥加密后的密文（如pri026h231f.enc）的内容，以及私钥文件myrsaCA.key的内容显示在下面空白处。

五、实验思考

【相关知识】

1.OpenSSL简介

Openssl是一个自由软件，包含了SSL接口、对称加密、非对称加密及PKCS接口（包括X509证书、PKCS标准、ASN.1）等功能。

到目前为止，Openssl已发展到0.95版，功能越来越丰富。

OpenSSL软件由两部分组成，分为ssleay模块和openssl模块。

openssl模块是建立在ssleay模块上的一个高级应用；ssleay模块是整个Openssl软件的核心，由EricA.Young和TimJ.Hudson用标准C语言写成，能跨平台运行，功能很齐全，涉及的范围很广，提供的接口大约有2000多个，其中有关对称加密的算法主要有：

DES、IDEA、RC2、RC4、RC5、Blowfish、CAST等；有关非对称加密算法主要有：

RSA、DH、DSA等；有关哈稀算法主要有：

MD2、MD5、SHA、SHA-1、RIPEMD、MDC2等。

单从实现的这些算法来看，就足以用它们构建起各种有关数据加密的应用和PKCS接口了。

更难能可贵的是，它打破了美国不允许强加密产品出口的限制，使用ssleay，完全可以替代微软所提供的用组件来加密应用的低强度加密。

通过调用ssleay接口，开发自己的应用，可以做到SSL的128位甚至更高位数的数据加密。

ssleay除提供底层的加密算法外，还实现了大部分PKCS功能，如PKCS1（对RSA加密算法的描述）、PKCS3（Diffie-Hellmen密钥协商）、PKCS5（基于口令进行加密的标准）、PKCS6（扩展证书语法标准）、PKCS7（加密信息表示的语法标准）、PKCS8（私钥信息语法标准）、PKCS10（证书申请语法标准）、PKCS12（个人身份信息迁移语法标准）。

由于PKCS是一套有关使用公开密钥进行加密的标准，用以规范加密算法的处理，规范数字证书、数据封装、数字签名，以及个人私有信息保护的实现，因而单独利用ssleay，就能实现标准数字证书的申请、签发，个人信息（如证书、私钥等）的安全存放、数据加密、数据密封、数据签名。

正因为OpenSSL有这么强大的功能并且还开放源代码，所以被广泛用于各种应用，在Linux系统中尤为多见。

值得一提的是，OpenSSL的license是ssleaylicense和openssllicense的结合，属于BSD类型。

按照license里面的说明，OpenSSL可以被用于各种商业、非商业的用途，当然也需遵守一些基本协议，目的是为了保护软件作品，其他人想要在ssleay或openssl的基础上进行开发，必须遵守它的license。

OpenSSL软件包含表13-1-1中的一些主要文件。

表14-1-1OpenSSL中的主要文件

文件

说明

libssl.a

实现了SSLv2、SSLv3、TLSv1的安全功能

libcrypto.a

实现了加密、摘要、证书生成的功能，其中对称加密包括DES、RC4、RC2、IDEA，摘要包括MD5、MD2、SHA（SHA-0，SHA-1）、MDC2，公钥加密包括RSA、DSA、Diffie-Hellman

openssl

一个命令行实用工具，可用来生成证书

2.Openssl的安装

从www.openssl.org网站下载相应平台下的OpenSSL压缩软件包，如openssl-0.9.7d.tarforwindows版，把它解压缩到某个目录如c:

openssl下，按照安装手册中的安装要求进行安装。

由于OpenSSL软件是用C语言和Perl语言编写的，安装时需要使用C语言编译器来进行编译和Perl语言来进行解释，因此，要求在安装OpenSSL之前系统平台上必须先装有Perl语言和C语言编译器，Perl语言可以使用ActiveStatePerl，网站C++或BorlandC或GNUC（CygwinorMinGW）三者之一。

下面以Windows平台为例，说明安装OpenSSL软件的具体步骤，详细情况可参见Install.w32文件说明（unix平台下可参照INSTALL文件说明，OpenVMS平台下可参照INSTALL.VMS文件说明）。

1）运行配置文件Configure，进行环境变量设置

执行步骤为：

c:

openssl>perlConfigureVC-WIN32

c:

openssl>msdo_ms

如果Windows下存在masm编译器，也可运行msdo_masm文件来代替do_ms文件。

2）编译Openssl软件

若为vc++环境，则执行：

c:

openssl>nmake-fmstdll.mak

成功后，将会在c:

openssl下生成out32dll目录，目录下存有Openssl的相关dll文件和exe文件。