应用密码学课程设计报告

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1、I 摘 要 随着国家信息化步骤的加快和高等教育规模的扩大，社会对计算机专业人才的需求不仅 体现在数量的增加上，而且体现在质量要求的提高上，培养具有研究和实践能力的高层次的 计算机专业人才已成为许多重点大学计算机教育的重点目标。那么为了达到这个标准，我们 在进行了应用密码学的课程教学后，我们进行了短时间的课程设计，这样可以增加我们的实 践和研究能力，使我们能成为更加高等级的人才。 密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学。研究密码变化的客观规律，应用于编制 密码以保守通信秘密的，称为编码学；应用于破译密码以获取通信情报的，称为破译学，总 称密码学。密码学是在编码与破译的斗争实践中逐步发展起来的，

2、并随着先进科学技术的应 用，已成为一门综合性的尖端技术科学。它与语言学、数学、电子学、声学、信息论、计算 机科学等有着广泛而密切的联系。它的现实研究成果，特别是各国政府现用的密码编制及破 译手段都具有高度的机密性。 本次课程设计的功能是模拟通信。模拟通信的整个过程。首先确定发送方要发送的消息， 通过加密，得到秘文，接受方再通过一系列的处理过程最后得到发送的原始数据。先对整个 系统的执行流程进行了分析，根据执行流程对每个部分进行了解和设计，首先进行共享密钥 的分配， 在这一阶段采用 RSA 加密算法和公钥管理机构的公钥分配方式以及具有保密性的共 享密钥分配策略，其次，在消息认证过程中采用 MD5

3、 算法，然后发送方要对要发送的信息采 用 RC4 算法进行加密，最后，DSS 算法进行数字签字。对每一步中的相关信息进行具体的设 置，使其能够成功的发送并接收。通过具体的设计之后，对自己所使用的算法，具体深入的 研究与掌握,以及对简单的保密通信系统的工作过程有所了解。 现在，由于现实生活的实际需要及计算机技术的进步，密码学有了突飞猛进的发展，密 码学研究领域出现了许多新的课题、新的方向。同时，在公开密钥密码领域，椭圆曲线密码 体制由于其安全性高、计算速度快等优点引起了人们的普遍关注，许多公司与科研机构都投 入到对椭圆曲线密码的研究当中。目前，椭圆曲线密码已经被列入一些标准中作为推荐算法。 另外

4、，由于嵌入式系统的发展、智能卡的应用，这些设备上所使用的密码算法由于系统本身 资源的限制，要求密码算法以较小的资源快速实现，这样，公开密钥密码的快速实现成为一 个新的研究热点。最后，随着其他技术的发展，一些具有潜在密码应用价值的技术也逐渐得 到了密码学家极大的重视，出现了一些新的密码技术，例如，混沌密码、量子密码等，这些 新的密码技术正在逐步地走向实用化。 关键词 ： 密码学，加密算法，模拟通信,现代密码学 II 目 录 摘 要. I 第 1 章 绪论 1 1.1 密码学简介 1 1.2 密码学分类 1 1.3 密码学发展历史. 1 1.4 密码学研究内容 2 1.4.1 不对称密码学. 2

5、1.4.2 单向散列算法. 3 1.4.3 量子密码学. 4 1.5 密码学应用 4 1.6 密码学功能 5 第 2 章 保密系统设计内容及原理 6 2.1 设计内容. 6 2.2 RC4 加密算法 6 2.2.1 RC4 简介 6 2.2.2 RC4 原理 6 2.2.3 RC4 应用安全 7 2.3 共享密钥分配. 7 2.3.1 RSA 算法原理 7 2.3.2 公钥管理机构 9 2.3.3 具有保密性分配. 10 2.4 MD5 消息认证 . 10 2.5 DSS 数字签字 12 2.5.1 DSS 简介 12 2.5.2 签名加密和验收过程 12 2.5.3 DSA 数字签名算法的安

6、全性分析 13 第 3 章 设计步骤 14 3.1 共享密钥分配分配 14 3.1.1 公钥分配. 14 3.1.2 共享密钥策略. 17 3.2 消息认证 21 3.2 加密算法. 21 3.3 数字签字 22 3.4 密文传输 22 第 4 章 遇到的问题及解决方法 23 4.1 遇到的问题 23 4.2 解决方法 23 结 论 24 致 谢 25 参考文献 26 1 第 1 章 绪论 1.1 密码学简介 密码学(Cryptology)一字源自希腊文 kryptos 及 logos 两字，直译即为隐藏及讯息之意。而 其使用，可以追溯到大约四千年前。公元二千年，埃及人就将祭文刻在墓碑上。之后人们都 是以书写在纸张上的方式，用来传秘密讯息。在二次大战中，密码更是扮演一个举足轻重的 角色，许多人认为同盟国之所以能打赢这场战争完全归功于二次大战时所发明的破译密文数 位式计算机破解德日密码。 西元 1949 年， Shannon提出第一篇讨论密码系统通讯理论之论文， 近代密码学可说是滥觞于斯。直至西元 1975 年，Diffie 与 Hellman提出公开金 匙密码系统之 观念，近代密码学