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基于現(xiàn)代密碼學的加密算法驗證系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)的論文

時間:2022-09-01 19:29:26 論文 我要投稿
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基于現(xiàn)代密碼學的加密算法驗證系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)的論文

  摘要:針對現(xiàn)代密碼學課程中理論與實踐存在的差距,特意設計并開發(fā)了此款加密算法驗證系統(tǒng)。本系統(tǒng)以AES、RSA、RC4、IDEA等幾個經典的加密算法為例,采用JAVA技術體系與SWING界面元素開發(fā),保證跨平臺性與良好的用戶體驗,通俗易懂地展示了現(xiàn)代密碼學理論魅力。本系統(tǒng)各個版塊保持相對獨立,每個版塊側重特定加密算法,提供一個以算法為基本模塊的流程驗證系統(tǒng)。實踐證明,使用此系統(tǒng)有利于學生深刻剖析算法原理過程,從而加深理論理解。

基于現(xiàn)代密碼學的加密算法驗證系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)的論文

  關鍵詞:現(xiàn)代密碼學;AES;RSA;RC4;IDEA;驗證系統(tǒng);EAVS

  1引言

  現(xiàn)代密碼學理論是安全類本科專業(yè)極其重要的一門專業(yè)課,但由于密碼理論本身的抽象性特點,導致教學過程中易出現(xiàn)理論與實踐脫節(jié),理論概念模棱兩可的情況。目前各個高校信息安全教學主要分為兩個方向:一個是數(shù)學系的信息安全,主要研究密碼學數(shù)學基礎,偏重理論;二是計算機系的信息安全,主要研究安全編程技術,偏重實踐。隨著研究的深入,我們發(fā)現(xiàn)兩者沒有一個很好的平臺聯(lián)系起來,導致學生知識掌握不全面,不能適應工作和深層次科研的需求。

  2密碼算法的選擇

  為了深入結合本科教學培養(yǎng)方案,特選取幾個經典的加密算法:AES、RSA、RC4、IDEA。

  2.1AES算法

  高級加密標準,又稱高級加密標準Rijndael加密法,屬于經典的現(xiàn)代加密算法,是美國聯(lián)邦政府采用的一種區(qū)塊加密標準。由于此算法為對稱加密算法,故通常用來加解密,用來替代原先的DES,已經被廣泛使用。

  AES很好地融合了混淆與擴散,因為信息的內容是以128位長度的分組為加密單元的。加密密鑰長度有128,192或256位等多種選擇。

  AES算法加密過程:密鑰擴展→初始輪→重復輪→最終輪

  2.2RSA算法

  1977年Rivest,Shamir和Adleman提出了RSA公鑰算法,它是應用最廣泛的公鑰密碼系統(tǒng)。不僅可以用于信息的加解密,還可用于數(shù)字簽名。該算法為非對稱加密算法,其理論基礎是大整數(shù)因數(shù)分解問題。

  c.計算整數(shù)

  d.將整數(shù)c轉換成密文信息

  e.將密文信息發(fā)送給A

  2.3RC4算法

  RC4是RonRivest在1987年為RSA數(shù)據(jù)安全公司開發(fā)的可變密鑰長度的序列密碼,廣泛應用于商業(yè)密碼產品中。RC4是一種序列密碼,面向字節(jié)流。用從1到256個字節(jié)(8到2048位)的可變長度密鑰初始化一個256個字節(jié)的狀態(tài)矢量S,S的元素記為S[0],S[1],…,S[255],從始至終置換后的S包含從0到255的所有8比特數(shù)。

  2.4IDEA算法

  IDEA是80年代提出的“過渡性”的“postDES”算法,它在1990年正式公布并在以后得到增強,是一種對稱密碼算法。這種算法是在DES算法的基礎上發(fā)展出來的,類似于三重DES,和DES一樣IDEA也是屬于對稱密鑰算法。IDEA的密鑰為128位,這么長的密鑰在今后若干年內應該是安全的。不過IDEA中有大量弱密鑰,并且難以直接擴展到128位塊。

  3EAVS的體系結構

  3.1EAVS的實現(xiàn)結構

  4系統(tǒng)實現(xiàn)的關鍵技術

  5系統(tǒng)運行實例

  6總結

  6.1本文在對現(xiàn)代密碼學基礎算法理論深入研究的基礎上,針對目前課題教學中理論與實踐、抽象與具體中存在的不足,詳細論述了一種溝通理論與實踐的經典密碼算法驗證系統(tǒng)。

  6.2基于C/S的整體系統(tǒng),可視化的UI使得系統(tǒng)具有良好的交互性。用戶通過客戶端圖像化操作,可以細致了解密碼算法的加密解密流程,并將中間結果反饋給用戶,加深對理論知識的全面理解。

  6.3本系統(tǒng)目前只實現(xiàn)了一些經典算法,實際應用于整體課堂教學仍存在不足,下一步須要豐富算法模塊,使其形成密碼學整體實踐驗證體系。

  參考文獻:

  [1][美]加內特,吳世忠等.密碼學導引[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.

  [2]李杰鳳等.基于Linux的操作系統(tǒng)實驗平臺的設計與實現(xiàn)[D].計算技術與自動化,2010.

  [3][美]旋奈爾,吳世忠等.應用密碼學協(xié)議.算法與C源程序[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.

  [4]李繼國,余純武等.信息安全數(shù)學基礎[M].武漢:武漢大學出版社,2006.

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