基于現(xiàn)代密碼學的加密算法驗證系統(tǒng)的設(shè)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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　　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(shè)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(jīng)典的加密算法為例，采用JAVA技術(shù)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(cè)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(shè)計與實現(xiàn)的論文

　　關(guān)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(chǔ)，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(shù)，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(yīng)工作和深層次科研的需求。

　　2密碼算法的選擇

　　為了深入結(jié)合本科教學培養(yǎng)方案，特選取幾個經(jīng)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(jīng)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(jīng)被廣泛使用。

　　AES很好地融合了混淆與擴散，因為信息的內(nèi)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(yīng)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(chǔ)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(zhuǎn)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(yīng)用于商業(yè)密碼產(chǎn)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(chǔ)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(nèi)應(yīng)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(jié)構(gòu)

　　3.1EAVS的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)

　　4系統(tǒng)實現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)

　　5系統(tǒng)運行實例

　　6總結(jié)

　　6.1本文在對現(xiàn)代密碼學基礎(chǔ)算法理論深入研究的基礎(chǔ)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(jīng)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(jié)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(jīng)典算法，實際應(yīng)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(nèi)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(shè)計與實現(xiàn)[D].計算技術(shù)與自動化，2010.

　　[3][美]旋奈爾，吳世忠等.應(yīng)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.