中南大学现代密码学实验报告 (3)

S[1]=1，…… ，S[255]=255。同时对密钥key[key_len]的进行填充到随机序列密钥rc4key[256]中，(key_len为key的字节长度，且不大于256)。循环重复用key，直到rc4key的所有字节都被赋值。然后根据密钥re4key去对S盒进行变换。这些预操作可概括如下：

//S盒先初始化为s[0]=0,s[1]=1...s[255]=255

for(i = 0; i < 255; i++)

S[i]=i;

//初始化序列化密钥

for(i = 0; i < 256; i++) { }

for( j = 0, i = 0; i < 256; i++) { }

j = (rc4key[i] + S[i] + j) % 256;

swap(&S[i], &S[j]); //交换S[i]和S[j]的数值 j = i % key_len ; rc4key[i] = key_data[j];

//根据密钥rc4key，填充S盒

矢量S一旦完成初始化，输人密钥就不再被使用．密钥流的生成是从s[0]到S[255]，对每个S[i]，根据当前S的值，将S[i]与S中的另一字节置换．当S[255]完成置换后，操作继续重复，从S[0]开始。操作如下：

//生成随机序列密钥

for(counter = 0; counter < buffer_len; counter++)

{ }

i = (i + 1) % 256; j = (S[i] + j) % 256; swap(&S[i], &S[j]);

t = (S[i] + S[j]) % 256; rc4key[counter] = S[t];

这两个过程使用同样的函数即可，加密中，将k的值与下一明文字节异或；解密中，将k的值与下一密文字节异或。操作如下：

//将缓冲区数据和随机系列密钥进行异或，则可进行加密或者解密

for(i = 0; i < buffer_len; i++)

result[i] = buffer_data[i] ^ rc4key[i];

程序流程图

图1.1

RC4流程图

3.运行结果

首先，输入密钥cryption，输入明文Idolikethisbook，实验结果如图所示。

加密结果1

如果密钥不变，明文变为idolikethisbook，实验结果如图所示。可以看到，当密钥不变，明文做一小部分改变的时候（第一位由‘I’改变为‘i’），只有对应位的密文发生改变。

加密结果2

[问题讨论]

1. 在DES算法中有哪些是弱密钥？哪些是半弱密钥？

2. 改变明文或密钥中的一个比特值可能影响AES值中的多少比特？

3.分析实验中在编辑、编译、运行等各环节中所出现的问题及解决方法。 回答问题 答

1、弱密钥：DES在16迭代中分别使用不同的子密钥来确保DES的安全性，如果存在这样一个秘钥，尤其产生的子密钥是相同的，则称其为弱密钥。即K1=K2=…=K16

半弱密钥：由K产生的子密钥K1，K2，…,K16中存在着重复但是不是完全相同，则称为半弱密钥

2、最多影响128比特 3、

实验二 公钥密码算法实验

[实验目的]

1.掌握密码学中常用的公钥密码算法RSA、ECC的算法原理。 2.掌握RSA、ECC的算法流程和实现方法。

[实验预备]

1.RSA和ECC密码系统所基于的数学难题是什么？ 2.RSA和ECC算法的基本原理。

3.公钥密码系统可以取代对称密码系统吗？ 4.RSA和ECC的实现过程。

[实验内容]

1. 分析RSA、ECC的实现过程。 2. 用程序设计语言将算法过程编程实现 3. 完成数据的加密运算和解密运算 输入明文：security 输入密钥：cryption 对ASCII码进行加密和解密。

[实验步骤] 1. 预习RSA、ECC算法。 2. 了解大素数的生成、大数的运算、公钥、私钥的生成。 3. 写出算法流程，用程序设计语言将算法过程编程实现。 4. 输入指定的明文和密钥进行实验，验证结果。 写出所编写程序的流程图和运行界面、运行结果。

一、RSA 算法

1. RSA算法及原理

（1）选取长度相等的两个大素数p 和q，计算其乘积： n = pq

然后随机选取加密密钥e，使e 和(p–1)(q–1)互素。 最后用欧几里德扩展算法计算解密密钥d，以满足 ed = 1(mod(p–1) ( q–1)) 即d = e–1 mod((p–1)(q–1)) e 和n 是公钥，d 是私钥

（2）加密公式如下： ci = mi^e（mod n）

（3）解密时，取每一密文分组ci 并计算： mi = ci^d（mod n）

Ci^d =（mi^e）^d = mi^(ed) = mi^[k（p–1）（q–1）+1 ] = mi mi^[k（p–1）（q–1）] = mi *1 = mi （4）消息也可以用d 加密用e 解密 2. RSA算法加密解密过程

发送者 B 将明文信息加密后变成密文信息发送给接受者A，A解密。 （1） 加密过程。发送者 B 将作如下事情: a. 得到确认的接受者 A 的加密公钥公告栏等处得到)

b. 将明文信息表示为整数 c. 计算整数

d. 将整数 c 转换成密文信息.

f. 将密文信息发送给 A. (可以在公开通道中传递, 在不知道解密私钥的情况下第三者无法破解密文信息)

（2） 解密过程。为了将密文信息恢复为明文信息, 接受者 A 将作如下事情: a. 将密文信息转换成整数c. b. 运用解密私钥

恢复整数

.

c. 将整数 c 转换成明文信息. 3.RSA算法实现

。(要求以最有效的方式来表达信息)

(从认证中心或电话本或信息

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