《计算机信息安全》实验指导书

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1、《计算机信息安全》实验指导书实验一对称密钥密码加密解密实验实验学时：2学时实验类型：设计实验要求：必修一实验目的1、掌握对称密钥密码体制的基本概念；2、掌握对称密钥密码体制加密/解密的工作原理；3、重点掌握DES密码算法加密/解密的基本原理；4、通过用DES算法对实际的数据进行加密/解密运算来深刻了解DES的运行原理。二实验内容1、根据DES密码算法原理，用TurboC2.0或VisualC++6.0设计编写符合DES密码算法思想的加密/解密程序。三实验环境1、操作系统：Windows9x/NT/2000/X

2、P2、编程软件：TurboC2.0或VisualC++6.0四实验原理1、DES算法工作的基本原理:DES是基于Feistel密码结构的分组密码，其入口参数有三个:key、data、mode。其中，key为加密/解密时使用的密钥；data为加密/解密的数据；mode为其工作模式：当模式为加密模式时，明文按照64位进行分组，形成明文分组，此时key用于对数据加密；当模式为解密模式时，key用于对64位的密文分组进行解密，以恢复明文。2、DES算法共进行16轮迭代操作，每轮中都使用相同的轮函数F，如下：F(Ri-

3、1,Ki)=p_box(S_boxes(Expand(Ri-1)ÅKi))23《计算机信息安全》实验指导书整个算法的流程如图所示：DES加密算法流程图(一)、密钥生成1、生成种子密钥K使用密钥流生成器生成64位(8个字节)的种子密钥K，每个字节的第8位作为奇偶校验位，不参与实际运算中子密钥的生成过程。2、生成每一轮迭代中使用的子密钥ki。(1)根据PC-1置换进行种子密钥K的变换，舍弃64位种子密钥K中的8个奇偶校验位，得到56位的密钥。(2)将变换后的密钥分为左右两部分各28位，分别称为C0和D0，即PC-

4、1(K)=C0D0。(3)生成16个子密钥ki，1≤i≤16。(i)将Ci、Di循环左移1位或2位，根据i值由“循环左移表”决定循环左移的位数，即计算Ci=LSi(Ci-1)和Di=LSi(Di-1)，其中，LS表示循环左移。(ii)将循环左移后的Ci和Di作为一个56位的整体按置换表PC-2进行23《计算机信息安全》实验指导书变换，得到本轮所使用的48位子密钥ki,即ki=PC-2(CiDi)(1≤i≤16)。(二)、处理64位数据1、取得64位明文分组数据m，如果数据长度不足64位，应该将其扩展为64位（

5、例如补零）。1、将64位明文分组数据m按初始置换表IP进行变换，获得64位的m0，并将m0分为左右两部分，前面32位记为L0，后面32位记为R0，即m0=IP(m)=L0R0。2、用16个子密钥ki(1≤i≤16)加密数据。所用变换公式为：F(Ri-1,Ki)=p_box(S_boxes(Expand(Ri-1)ÅKi))(1)将32位的Ri-1按扩展置换E扩展成48位；(2)异或Ri-1和ki；(3)将异或后的结果分为8个6位长的部分，第1位到第6位称为S[1]，第7位到第12位称为S[2]，依此类推，第4

6、3位到第48位称为S[8]；(4)按S盒的变换原理变换所有的S[j]，1≤j≤8。每一个S盒都是将输入的6位数据经过处理后转换成4位数据输出。(5)将S[1]到S[8]的输出组合成32位数据，按P置换进行变换，变换的结果就是轮函数F。(6)异或轮函数F和Li-1,结果就是Ri，即Ri=Li-1ÅF(Ri-1,Ki)(7)Li=Ri-1(8)循环执行轮函数F，直到K16被变换完成。3、第16轮迭代结束后左、右部分各是L16和R16，将左右部分交换，作为64位的预输出，即L17=R16,R17=L16。4、将变换

7、后的R16L16按逆初始置换IP-1进行变换得到最后的结果，即为密文，即c=IP-1(R16L16)。五实验步骤本实验为设计型实验，要求学生自己根据实验原理，自行设计实验步骤，利用TurboC2.0或VisualC++6.0编程语言，实现对一个文件进行加密和解密。23《计算机信息安全》实验指导书六实验结果七思考题1、DES算法中大量的置换运算的作用是什么？2、DES算法中S盒变换的作用是什么？3、通过查阅相关资料了解目前破解DES算法的基本原理或方法。23《计算机信息安全》实验指导书实验二公钥密码加密解密实验

8、实验学时：2学时实验类型：设计实验要求：必修一实验目的1、掌握公钥密码体制的基本概念；2、掌握公钥密码体制加密/解密的工作原理；3、重点掌握RSA密码算法加密/解密的基本原理；4、通过用RSA算法对实际的数据进行加密/解密运算来深刻了解RSA的运行原理。二实验内容1、根据RSA密码算法原理，用TurboC2.0或VisualC++6.0设计编写符合RSA密码算法思想的加密/解密程序。三实验环境1、操