《密码学课设报告》word版

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1、课程设计报告题目SPN和RSA密码算法的快速实现与安全性分析课程名称：密码学基础专业班级：信息安全1302班学号：姓名：指导教师：报告日期：2015年9月4日计算机科学与技术学院1任务书课程设计内容包括以下七个方面：1.实现《密码学基础》上的示例SPN，包括加密和解密。2.对以上SPN分别进行线性和差分分析，猜测出全部32位初始密钥。3.加强以上SPN的安全性，自己设计一个新的SPN。4.选择一个10M的没有任何随机性的文件（如全部为0），选择一种对称加密算法的工作模式进行加密，将密文用于随机性

2、测试，将简单SPN和加强SPN的测试结果进行对比。5.实现RSA参数的生成（素性检测）。6.实现模重复平方算法，蒙哥马利算法以及运用中国剩余定理，分别在不同的条件下完成加密和解密，比较效率的异同。7.用改进的SPN和RSA设计出一个文件加密方案并实现。课程设计编程语言：C++；课程设计开发环境：VS2013。1目录1课题背景12系统设计22.1简单SPN的设计（课本实例）22.2简单SPN的线性、差分分析32.3安全性更好的SPN52.4随机性检测62.5RSA参数的生成72.6实现RSA算法并

3、比较效率102.7文件加密133系统实现与总结分析153.1简单SPN153.2简单SPN的线性差分分析163.3安全性更好的SPN183.4随机性检测203.5RSA参数的生成223.6实现RSA算法并比较效率233.7文件加密284实验感想315参考文献326附录3311课题背景随着信息化世界的发展，网络已深深地介入每一个人的生活，在数据量如此庞大的情况下，数据的安全性，完整性，可靠性等问题就被提上议程。密码学的历史源远流长，而今天我们所研究的正是基于计算机技术的密码技术，密码技术是信息安全

4、技术的核心，它主要由密码编码技术和密码分析技术两个分支组成。密码编码技术的主要任务是寻求产生安全性高的有效密码算法和协议，以满足对消息进行加密或认证的要求。密码分析技术的主要任务是破译密码或伪造认证信息，实现窃取机密信息或进行诈骗破坏活动。目前人们将密码理论与技术分成两大类，一类是基于数学的密码理论与技术，包括公钥密码、分组密码、序列密码、认证码、数字签名、Hash函数、身份识别、密钥管理、PKI技术、VPN技术等；另一类是非数学的密码理论与技术，包括信息隐藏、量子密码、基于生物特征的识别理论与

5、技术等。本文主要对前者进行了实践研究。分组密码：美国早在1977年就制定了自己的数据加密标准—DES。随着DES的出现，人们对分组密码展开了深入的研究和讨论。现已有大量的分组密码，如DES的各种变形、IDEA算法、SAFER系列算法、RC系列算法、Skipjack算法、Rijndael算法、FEAL系列算法、REDOC系列算法、LOKI系列算法，CAST系列算法、Khufu、Khafre、MMB、3-WAY、TEA、MacGuffin、SHARK、BEAR、LION、CA.1.1、CRAB、Bl

6、owfish、GOST、SQUARE、MISTY，等等。公钥密码：自从1976年公钥密码的思想提出以来，国际上已经提出了许多种公钥密码体制，如基于大整数因子分解问题的RSA体制和Rabin体制、基于有限域上的离散对数问题的Diffie-Hellman公钥体制和ElGamal体制、基于椭圆曲线上的离散对数问题的Diffie-Hellman公钥体制和ElGamal体制、基于背包问题的Merkle-Hellman体制和Chor-Rivest体制、基于代数编码理论的MeEliece体制、基于有限自动机理

7、论的公钥体制等等。分组密码分析：分组密码分析技术伴随着分组密码的发展也得到了空前的发展。已有很多分·20·通信学报2002年组密码分析技术，如强力攻击（包括穷尽密钥搜索攻击、字典攻击、查表攻击、时间-存储权衡攻击）、差分密码分析、差分密码分析的推广（包括截段差分密码分析、高阶差分密码分析、不可能差分密码分析）、线性密码分析、线性密码分析的推广（包括多重线性密码分析、非线性密码分析、划分密码分析）、差分-线性密码分析、插值攻击、密钥相关攻击、能量分析、错误攻击、定时攻击等等。12系统设计2.1简单

8、SPN的设计（课本实例）2.1.1设计思想SPN的是一种将明文划分为固定长度的分组再分别进行加密的算法，对每一组明文的加密过程中，要经过多轮密码变换的处理，由一个初始密钥通过某种密钥编排方案产生用于每一轮的轮密钥，每一轮密码变换都是经过了相同的处理，如与轮密钥异或，S盒代换，P盒置换等，而解密则是加密的逆过程，对于S盒和P盒都要作相应的逆处理，因此实现算法的核心就在于实现S盒和P盒。加解密对象采用整型，以整数的每一个二进制位上的0或1表示分组中的01串。代替-置换网络是一种简单的迭代密码，处理的