网络安全技术期末论文.docx
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网络安全技术期末论文
网
络
安
全
技
术
学院:
通信与信息工程学院
班级:
学号:
姓名:
一:
RSA算法和DES算法简介
RAS算法:
RSA算法是第一个既能用于数据加密也能用于数字签名的算法,因此它为公用网络上信息的加密和鉴别提供了一种基本的方法。
它通常是先生成一对RSA密钥,其中之一是保密密钥,由用户保存;另一个为公开密钥,可对外公开,甚至可在网络服务器中注册,人们用公钥加密文件发送给个人,个人就可以用私钥解密接受。
为提高保密强度,RSA密钥至少为500位长,一般推荐使用1024位。
该算法基于下面的两个事实,这些事实保证了RSA算法的安全有效性:
1)已有确定一个数是不是质数的快速算法;
2)尚未找到确定一个合数的质因子的快速算法。
RSA算法的描述
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–1mod((p–1)(q–1))
e和n是公钥,d是私钥
2、加密公式如下:
ci=miê(modn)
3、解密时,取每一密文分组ci并计算:
mi=ci^d(modn)
Ci^d=(miê)^d=mi^(ed)=mi^[k(p–1)(q–1)+1]
=mimi^[k(p–1)(q–1)]=mi*1=mi
4、消息也可以用d加密用e解密
DES算法:
DES算法的入口参数有三个:
Key、Data、Mode。
其中Key为8个字节共64位,是DES算法的工作密钥;Data也为8个字节64位,是要被加密或被解密的数据;Mode为DES的工作方式,有两种:
加密或解密。
DES算法是这样工作的:
如Mode为加密,则用Key去把数据Data进行加密,生成Data的密码形式(64位)作为DES的输出结果;如Mode为解密,则用Key去把密码形式的数据Data解密,还原为Data的明码形式(64位)作为DES的输出结果。
在通信网络的两端,双方约定一致的Key,在通信的源点用Key对核心数据进行DES加密,然后以密码形式在公共通信网(如电话网)中传输到通信网络的终点,数据到达目的地后,用同样的Key对密码数据进行解密,便再现了明码形式的核心数据。
这样,便保证了核心数据(如PIN、MAC等)在公共通信网中传输的安全性和可靠性。
二:
RSA算法和DES算法实现
RSA算法:
#include
intcandp(inta,intb,intc)
//数据处理函数,实现幂的取余运算
{intr=1;
b=b+1;
while(b!
=1)
{
r=r*a;
r=r%c;
b--;
}
printf("%d\n",r);
returnr;
}
intfun(intx,inty)
//公钥e与t的互素判断
{
intt;
while(y)
{
t=x;
x=y;
y=t%y;
}
if(x==1)
return0;
//x与y互素时返回0
else
return1;
//x与y不互素时返回1
}
voidmain()
{
intp,q,e,d,m,n,t,c,r;
printf("请输入两个素数p,q:
");
scanf("%d%d",&p,&q);
n=p*q;
printf("计算得n为%3d\n",n);
t=(p-1)*(q-1);
//求n的欧拉数
printf("计算得t为%3d\n",t);
printf("请输入公钥e:
");
scanf("%d",&e);
if(e<1||e>t||fun(e,t))
{
printf("e不合要求,请重新输入:
");
//e<1或e>t或e与t不互素时,重新输入
scanf("%d",&e);
}
d=1;
while(((e*d)%t)!
=1)
d++;
//由公钥e求出私钥d
printf("经计算d为%d\n",d);
printf("加密请输入1\n");
//加密或解密选择
printf("解密请输入2\n");
scanf("%d",&r);
switch(r)
{
case1:
printf("请输入明文m:
");
//输入要加密的明文数字
scanf("%d",&m);
c=candp(m,e,n);
printf("密文为%d\n",c);break;
case2:
printf("请输入密文c:
");
//输入要解密的密文数字
scanf("%d",&c);
m=candp(c,d,n);
printf("明文为%d\n",m);break;
}
}
DES算法:
publicclassDesUtil{
byte[]bytekey;
publicDesUtil(StringstrKey){
this.bytekey=strKey.getBytes();
}//声明常量字节数组
privatestaticfinalint[]IP={58,50,42,34,26,18,10,2,60,52,
44,36,28,20,12,4,62,54,46,38,30,22,14,6,64,56,48,
40,32,24,16,8,57,49,41,33,25,17,9,1,59,51,43,35,
27,19,11,3,61,53,45,37,29,21,13,5,63,55,47,39,31,
23,15,7};//64
privatestaticfinalint[]IP_1={40,8,48,16,56,24,64,32,39,7,
47,15,55,23,63,31,38,6,46,14,54,22,62,30,37,5,45,
13,53,21,61,29,36,4,44,12,52,20,60,28,35,3,43,11,
51,19,59,27,34,2,42,10,50,18,58,26,33,1,41,9,49,
17,57,25};//64
privatestaticfinalint[]PC_1={57,49,41,33,25,17,9,1,58,50,
42,34,26,18,10,2,59,51,43,35,27,19,11,3,60,52,44,
36,63,55,47,39,31,23,15,7,62,54,46,38,30,22,14,6,
61,53,45,37,29,21,13,5,28,20,12,4};//56
privatestaticfinalint[]PC_2={14,17,11,24,1,5,3,28,15,6,21,
10,23,19,12,4,26,8,16,7,27,20,13,2,41,52,31,37,47,
55,30,40,51,45,33,48,44,49,39,56,34,53,46,42,50,36,
29,32};//48
privatestaticfinalint[]E={32,1,2,3,4,5,4,5,6,7,8,9,8,9,
10,11,12,13,12,13,14,15,16,17,16,17,18,19,20,21,20,
21,22,23,24,25,24,25,26,27,28,29,28,29,30,31,32,1};//48
privatestaticfinalint[]P={16,7,20,21,29,12,28,17,1,15,23,
26,5,18,31,10,2,8,24,14,32,27,3,9,19,13,30,6,22,
11,4,25};//32
privatestaticfinalint[][][]S_Box={//S-盒
{//S_Box[1]
{14,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7},
{0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8},
{4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0},
{15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13}},
{//S_Box[2]
{15,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10},
{3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5},
{0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15},
{13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9}},
{//S_Box[3]
{10,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8},
{13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1},
{13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7},
{1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12}},
{//S_Box[4]
{7,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15},
{13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9},
{10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4},
{3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14}},
{//S_Box[5]
{2,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9},
{14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6},
{4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14},
{11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3}},
{//S_Box[6]
{12,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11},
{10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8},
{9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6},
{4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13}},
{//S_Box[7]
{4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1},
{13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6},
{1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2},
{6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12}},
{//S_Box[8]{13,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7},
{1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2},
{7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8},
{2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11}}
};
privatestaticfinalint[]LeftMove={1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1};
//左移位置列表
privatebyte[]UnitDes(byte[]des_key,byte[]des_data,intflag){
//检测输入参数格式是否正确,错误直接返回空值(null)
if((des_key.length!
=8)||(des_data.length!
=8)||((flag!
=1)&&(flag!
=0))){
thrownewRuntimeException("DataFormatError!
");
}
intflags=flag;//二进制加密密钥
int[]keydata=newint[64];//二进制加密数据
int[]encryptdata=newint[64];//加密操作完成后的字节数组
byte[]EncryptCode=newbyte[8];//密钥初试化成二维数组
int[][]KeyArray=newint[16][48];//将密钥字节数组转换成二进制字节数组
keydata=ReadDataToBirnaryIntArray(des_key);//将加密数据字节数组转换成二
进制字节数组
encryptdata=ReadDataToBirnaryIntArray(des_data);//初试化密钥为二维密钥
数组
KeyInitialize(keydata,KeyArray);//执行加密解密操作
EncryptCode=Encrypt(encryptdata,flags,KeyArray);
returnEncryptCode;
}//初试化密钥数组
privatevoidKeyInitialize(int[]key,int[][]keyarray){
inti;
intj;
int[]K0=newint[56];//特别注意:
xxx[IP[i]-1]等类似变换
for(i=0;i<56;i++){
K0[i]=key[PC_1[i]-1];//密钥进行PC-1变换
}
for(i=0;i<16;i++){
LeftBitMove(K0,LeftMove[i]);//特别注意:
xxx[IP[i]-1]等类似变换
for(j=0;j<48;j++){
keyarray[i][j]=K0[PC_2[j]-1];//生成子密钥keyarray[i][j]
}
}
}//执行加密解密操作
privatebyte[]Encrypt(int[]timeData,intflag,int[][]keyarray){
inti;
byte[]encrypt=newbyte[8];
intflags=flag;
int[]M=newint[64];
int[]MIP_1=newint[64];
//特别注意:
xxx[IP[i]-1]等类似变换
for(i=0;i<64;i++){
M[i]=timeData[IP[i]-1];//明文IP变换
}
if(flags==1){//加密
for(i=0;i<16;i++){
LoopF(M,i,flags,keyarray);
}
}elseif(flags==0){//解密
for(i=15;i>-1;i--){
LoopF(M,i,flags,keyarray);
}
}
for(i=0;i<64;i++){
MIP_1[i]=M[IP_1[i]-1];//进行IP-1运算
}
GetEncryptResultOfByteArray(MIP_1,encrypt);//返回加密数据
returnencrypt;
}
privateint[]ReadDataToBirnaryIntArray(byte[]intdata){
inti;
intj;
//将数据转换为二进制数,存储到数组
int[]IntDa=newint[8];
for(i=0;i<8;i++){
IntDa[i]=intdata[i];
if(IntDa[i]<0){
IntDa[i]+=256;
IntDa[i]%=256;
}
}
int[]IntVa=newint[64];
for(i=0;i<8;i++){
for(j=0;j<8;j++){
IntVa[((i*8)+7)-j]=IntDa[i]%2;
IntDa[i]=IntDa[i]/2;
}
}
returnIntVa;
}
privatevoidLeftBitMove(int[]k,intoffset){
inti;
//循环移位操作函数
int[]c0=newint[28];
int[]d0=newint[28];
int[]c1=newint[28];
int[]d1=newint[28];
for(i=0;i<28;i++){
c0[i]=k[i];
d0[i]=k[i+28];
}
if(offset==1){
for(i=0;i<27;i++){//循环左移一位
c1[i]=c0[i+1];
d1[i]=d0[i+1];
}
c1[27]=c0[0];
d1[27]=d0[0];
}elseif(offset==2){
for(i=0;i<26;i++){//循环左移两位
c1[i]=c0[i+2];
d1[i]=d0[i+2];
}
c1[26]=c0[0];
d1[26]=d0[0];
c1[27]=c0[1];
d1[27]=d0[1];
}
for(i=0;i<28;i++){
k[i]=c1[i];
k[i+28]=d1[i];
}
}
privatevoidLoopF(int[]M,inttimes,intflag,int[][]keyarray){
inti;
intj;
int[]L0=newint[32];
int[]R0=newint[32];
int[]L1=newint[32];
int[]R1=newint[32];
int[]RE=newint[48];
int[][]S=newint[8][6];
int[]sBoxData=newint[8];
int[]sValue=newint[32];
int[]RP=newint[32];
for(i=0;i<32;i++){
L0[i]=M[i];//明文左侧的初始化
R0[i]=M[i+32];//明文右侧的初始化
}
for(i=0;i<48;i++){
RE[i]=R0[E[i]-1];//经过E变换扩充,由32位变为48位
RE[i]=RE[i]+keyarray[times][i];//与KeyArray[times][i]按位作不进位加法运算
if(RE[i]==2){
RE[i]=0;
}
}
for(i=0;i<8;i++){//48位分成8组
for(j=0;j<6;j++){
S[i][j]=RE[(i*6)+j];
}
//下面经过S盒,得到8个数
sBoxData[i]=S_Box[i][(S[i][0]<<1)+S[i][5]][(S[i][1]<<3)
+(S[i][2]<<2)+(S[i][3]<<1)+S[i][4]];
//8个数变换输出二进制
for(j=0;j<4;j++){
sValue[((i*4)+3)-j]=sBoxData[i]%2;
sBoxData[i]=sBoxData[i]/2;
}
}
for(i=0;i<32;i++){
RP[i]=sValue[P[i]-1];//经过P变换
L1[i]=R0[i];//右边移到左边
R1[i]=L0[i]+RP[i];
if(R1[i]==
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