密码学实验讲解.docx

《信息安全导论》 实验报告 实验名称：密码学实验 学员姓名：杨毅学号：201406043013培养类型：科学和工程技术类专业：信息安全所属学院：计算机学院年级：2014级指导教员：赵文涛职称：教授所属单位：计算机学院网络工程系 计算机学院网络工程系制 实验名称 密码学实验 实验简介 基于Crypto++库的加密程序设计。通过搭建基于Crypto++库调用的环境，来完成文件加密，文件完整性检测，数字签名这一系列功能。 Crypto++ 库是一个用c++ 编写的密码类库，是一个得到广泛应用的开源软件，提供了密码学中的大多数加密算法，算法可靠，接口丰富易用。 密码学中的加密分为对称加密和非对称加密。常见的对称加密算法有AES算法和DES算法，对称加密采用唯一的密钥，加密和解密都用同一密钥，特点包括操作检测，速度快，适合大规模文件的加解密。由于RSA计算过程进行的都是大数计算，使得RSA最快的情况也比DES慢上好几倍，所以这里我采用DES算法。 密码学中的完整性检测依靠的是哈希（Hash）算法，又称三列算法。哈希算法将任意长度的二进制值映射为较短的固定长度的二进制值，这个小的二进制值称为哈希值。哈希值是一段数据唯一且极其紧凑的数值表示形式，常用的哈希算法包括MD5，SHA-0，SHA-1等。这里我采用MD5。 数字签名同样依靠非对称加密算法，正如我所用的RSA算法，与加密时不同的是，签名时，发送方用自己的私钥对文件进行加密，当接收方接收到文件后，再用发送方的公钥对文件进行解密。 实验设计 3.1总体设计。 按照实验指导书上的指导，跟着步骤走完成安装实验环境和配置Crypto++，接着操作与使用Crypto++库完成文件加解密、文件完整性检测、数字签名程序的编写，并运行截图。再实现文件加密、完整性检测、数字签名等多种功能的组合，以便于可以方便调用三种功能。 ， 3.2功能设计。 先将三种功能分别实现，继而将三种功能放在一起方便使用。 3.3代码设计。 3.3．1先确定需要用的各种头文件，并在include后面设置命名空间，引用Crypto++库。如下图1 图1 添加头文件，命名空间，库 3.3.2DES算法的主要难度相对较小，主要代码在于以二进制打开文本，进行读取加密解密。主要代码布置如图2 图2 DES算法主要代码 3.3.3MD5算法难度也不大，我编写的主要代码如下图3所示 图 3 MD5算法主要代码 3.3.4 RSA算法是我认为最难的，我将其代码主要分为一下几部分编写：生成RSA密钥对、加密、解密、签名、检验签名如下图4、5、6、7所示。 图4生成RSA密钥对 图5加密 图6解密 图7签名及验证签名 3.3.5主要借助循环来完成各种功能的调用如图8所示。 图8综合应用 实验结果及分析 搭建基于Crypto++库调用的环境。 这一项目比较简单，只需要按照实验指导书上的步骤走即可在调试项目时第一次会报错，但第二次在\crypto562\win32\Output\Release目录下生成cryptlib.lib文件，具体原因未知，其余步骤一切正常。 文件加密 采用操作检测，速度快，适合大规模文件的加解密的对称性算法DES算法，编写程序并运行截图如下图10所示。在程序完成后的调试中，我首调试便无法通过如下图9。经过仔细的探研，终于发现因为挪用过CryptoPP文件夹，导致自己的二进制目标文件夹输入错误，致死无法运行。 前期，我完成了第一个程序，输出TXT文件如下图11；后根据教辅的资料编程程序输出如图12所示。 图9目标文件错误 图10文件加密（DES算法） 图11 第一截图 图12.DES输出第二截图 完整性检测 借助哈希算法（MD-5）完成文件完整性检测，编写程序并运行，且截图如下图12所示。借助于资料终于完成程序编写，但显示“CryptoPP”中无成员“FileSource”，如图11所示。经过多方发现终于知道资料并不一定就对，在加入头文件“#include files.h”后，终于运行成功得到图三。 图11 缺乏头文件的报错 图12文件完整性检测（MD-5） 数字签名 依靠非对称性算法（RSA算法）编写程序。运行并截图如下图5所示。生成RSA密钥对，加密，解密，签名，验证签名 图13 数字签名（RSA） 进阶综合运用 这里有三个cpp文件调用，用起来的很不方便。我们可以用一个程序来实现，是用户更方便。 图14综合应用运行图 实验总结 这是我第一次学习专业课的学习，我感到十分的激动。在本次试验