信息網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一、DES RSA MD5

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/h3>

1. 通過(guò)對(duì)DES算法的代碼編寫，了解分組密碼算法的設(shè)計(jì)思想和分組密碼算法工作模式；
2. 掌握RSA算法的基本原理以及素?cái)?shù)判定中的Rabin-Miller測(cè)試原理、Montgomery快速模乘（模冪）算法，了解公鑰加密體制的優(yōu)缺點(diǎn)及其常見(jiàn)應(yīng)用方式；
3. 掌握MD5算法的基本原理，了解其主要應(yīng)用方法。

二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

1. DES編程實(shí)驗(yàn)
2. RSA編程實(shí)驗(yàn)
3. MD5編程實(shí)驗(yàn)

三、實(shí)驗(yàn)環(huán)境

主機(jī)：
操作系統(tǒng)：windows11 專業(yè)工作站版，64位
cpu: AMD Ryzen 5 4500U
Ram: 16GB

虛擬機(jī)： 無(wú)
網(wǎng)絡(luò)連接： 無(wú)

四、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

（一）、DES編程實(shí)驗(yàn)

(1). DES_EDE2算法程序?qū)崿F(xiàn)框圖：

程序使用說(shuō)明（Python代碼見(jiàn)附錄部分）：
1. 打開main.py；
2. 給3個(gè)參數(shù)m（明文）、prok1（DES密鑰1）、prok2（DES密鑰2）分別賦值；
3. 點(diǎn)擊運(yùn)行即可。

本部分源程序清單：
1. Deslib.py;
2. main.py
3. des.py
4. testCode.py

加解密測(cè)試：

1、 DES加密，密鑰為112b全0，明文為ff ff ff ff ff ff ff ff，加密結(jié)果：
0x35 55 50 b2 15 0e 24 51
2、 DES解密，密鑰為112b全0，密文為35 55 50 b2 15 0e 24 51，解密結(jié)果：
0xff ff ff ff ff ff ff ff

相關(guān)代碼：

實(shí)機(jī)運(yùn)行截圖：

(2). 算法加密速度測(cè)試結(jié)果：

硬件配置：

cpu:

ram:

測(cè)試結(jié)果：

實(shí)驗(yàn)說(shuō)明： 使用spdtst1.txt, spdtst2.txt, hand.jpg, castle.png, paper.pdf等5個(gè)文件測(cè)試DES算法的速度。文件大小以及對(duì)應(yīng)的加密用時(shí)分別為：

運(yùn)行時(shí)截圖：

（3）、使用CBC方式加密一段64B 自選數(shù)據(jù)，改變初始向量值，比較加密結(jié)果。
64B自選數(shù)據(jù)：
1sgeiurhn49t340853fiehjgosieurhOIUHRETNBG23456789D!@#$%^&*%#@y@
初始向量1：12345678——加密結(jié)果1：
qGC4As87+swa1A97AEcR/+UqHKUWN2RsX2rf0m7BfgE3XLOvzkqlzbfBy6rsOu5CHYr8CX65rH5OQ9FNv3dg9zueu7u5kvw8
初始向量2：abcdefgh——加密結(jié)果2：
xUhViFWAge1RJZpSKVw5579MFFsv9aDxr8Zt/jS0PvvdfKCXCLWDCQ0cbJKbNR5juP7H5FIRXKqg+bT709pr/vyZQoLxo8Ci

（二）、RSA編程實(shí)驗(yàn)
1、RSA算法實(shí)現(xiàn)
2、混合加密實(shí)驗(yàn)

3、自行編程實(shí)現(xiàn)RSA加解密算法
實(shí)現(xiàn)框圖：
1、密鑰生成算法：

2、加密算法：

3、解密算法：

源程序清單：rsa.py

加、解密實(shí)例：

明文：m = 125
加密后：167129
解密結(jié)果：125

4、RSA簽名算法

運(yùn)行結(jié)果：

（三）、MD5編程實(shí)驗(yàn)

1、實(shí)現(xiàn)自己的MD5算法代碼。代碼見(jiàn)附錄部分。

測(cè)試：
message（消息）: This is a md5 test.
hash（哈希值）: 327d5ac107081f08a3424170232e82d6

2、構(gòu)造一個(gè)長(zhǎng)度為1KB左右的文本文件，以MD5算法對(duì)文件計(jì)算Hash值。
文本文件: md5.txt

內(nèi)容：The Tower Mansion, 29 Melbury Road, is a late-Victorian townhouse in the Holland Park district of Kensington and Chelsea, London, built by the architect and designer William Burges as his home. Designed between 1875 and 1881, in the French Gothic Revival style, it was described by the architectural historian J. Mordaunt Crook as “the most complete example of a medieval secular interior produced by the Gothic Revival, and the last”.[2] The house is built of red brick, with Bath stone dressings and green roof slates from Cumbria, and has a distinctive cylindrical tower and conical roof. The ground floor contains a drawing room, a dining room and a library, while the first floor has two bedrooms and an armoury. Its exterior and the interior echo elements of Burges’s earlier work, particularly the McConnochie House in Cardiff and Castell Coch. It was designated a Grade I listed building in 1949.

Burges bought the lease on the plot of land in 1875. The house was built by the Ashby Brothers, with interior decoration by members of Burges’s long-standing team of craftsmen such as Thomas Nicholls and Henry Stacy Marks.

Hash值：f0723c283cb89be033889ee35ed34e78
轉(zhuǎn)換成2進(jìn)制：
11110000011100100011110000101000001111001011100010011011111000000011001110001000100111101110001101011110110100110100111001111000

（3）、修改構(gòu)造的文本文件（修改字母或增刪內(nèi)容），再次計(jì)算Hash值，與步驟（2）中Hash值進(jìn)行比較，看看多少bit發(fā)生改變。
修改：將The Tower House改成The Tower Mansion
新的Hash值：f44f1d2fc44b3037bf3b771259aeb213
轉(zhuǎn)換成2進(jìn)制：
11110100010011110001110100101111110001000100101100110000001101111011111100111011011101110001001001011001101011101011001000010011
不同的位數(shù)：71.

（4）、測(cè)試MD5算法的速度。
硬件配置：
cpu:

ram:

實(shí)驗(yàn)說(shuō)明：使用spdtst1.txt, spdtst2.txt, icons.txt, tensorflow.whl, userdata.img等5個(gè)文件測(cè)試MD5算法的速度。文件大小以及對(duì)應(yīng)散列用時(shí)分別為：

運(yùn)行時(shí)截圖：

五、實(shí)驗(yàn)結(jié)論

（一）、DES編程實(shí)驗(yàn)

在DES加密算法中，若使用CBC工作模式，且初始向量不同，則加密結(jié)果也不同。

（二）、RSA編程實(shí)驗(yàn)

加密數(shù)據(jù)（明文）的數(shù)值大小對(duì)RSA加密速度的影響：

程序運(yùn)行截圖：

對(duì)稱密碼、非對(duì)稱密碼體制的對(duì)比：

（三）、MD5編程實(shí)驗(yàn)
算法流程：
MD5是輸入不定長(zhǎng)度信息，輸出固定長(zhǎng)度128位的算法。經(jīng)過(guò)程序流程，生成4個(gè)32位數(shù)據(jù)，最后聯(lián)合起來(lái)成為一個(gè)128位的散列值。基本方式為：求余、取余、調(diào)整長(zhǎng)度、與鏈接變量進(jìn)行循環(huán)運(yùn)算，得出結(jié)果。
運(yùn)算方式：

圖示：

算法流程描述：

（1）、填充：首先將輸入信息的長(zhǎng)度進(jìn)行填充，使得位數(shù)%512 == 448；
（2）、記錄信息長(zhǎng)度：用64位來(lái)存儲(chǔ)填充前信息長(zhǎng)度；
（3）、裝入4個(gè)標(biāo)準(zhǔn)幻數(shù)；
（4）、四輪循環(huán)運(yùn)算。

六、實(shí)驗(yàn)涉及到的算法

（1）、DES加解密算法、MD5散列算法；
（2）、rsa加解密算法、rsa數(shù)字簽名算法、Miller-Rabin素?cái)?shù)檢測(cè)法、Montgomery算法.

附錄：實(shí)驗(yàn)Python源代碼

（一）、DES編程實(shí)驗(yàn)

Deslib.py:文章來(lái)源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-827638.html

def eBox(m):
    return m[31] + m[0] + m[1] + m[2] + m[3] + m[4] + \
           m[3] + m[4] + m[5] + m[6] + m[7] + m[8] + \
           m[7] + m[8] + m[9] + m[10] + m[11] + m[12] + \
           m[11] + m[12] + m[13] + m[14] + m[15] + m[16] + \
           m[15] + m[16] + m[17] + m[18] + m[19] + m[20] + \
           m[19] + m[20] + m[21] + m[22] + m[23] + m[24] + \
           m[23] + m[24] + m[25] + m[26] + m[27] + m[28] + \
           m[27] + m[28] + m[29] + m[30] + m[31] + m[0]


def ipBox(m, reverse=False):
    if reverse:
        return m[39] + m[7] + m[47] + m[15] + m[55] + m[23] + m[63] + m[31] + \
               m[38] + m[6] + m[46] + m[14] + m[54] + m[22] + m[62] + m[30] + \
               m[37] + m[5] + m[45] + m[13] + m[53] + m[21] + m[61] + m[29] + \
               m[36] + m[4] + m[44] + m[12] + m[52] + m[20] + m[60] + m[28] + \
               m[35] + m[3] + m[43] + m[11] + m[51] + m[19] + m[59] + m[27] + \
               m[34] + m[2] + m[42] + m[10] + m[50] + m[18] + m[58] + m[26] + \
               m[33] + m[1] + m[41] + m[9] + m[49] + m[17] + m[57] + m[25] + \
               m[32] + m[0] + m[40] + m[8] + m[48] + m[16] + m[56] + m[24]
    else:
        return m[57] + m[49] + m[41] + m[33] + m[25] + m[17] + m[9] + m[1] + \
               m[59] + m[51] + m[43] + m[35] + m[27] + m[19] + m[11] + m[3] + \
               m[61] + m[53] + m[45] + m[37] + m[29] + m[21] + m[13] + m[5] + \
               m[63] + m[55] + m[47] + m[39] + m[31] + m[23] + m[15] + m[7] + \
               m[56] + m[48] + m[40] + m[32] + m[24] + m[16] + m[8] + m[0] + \
               m[58] + m[50] + m[42] + m[34] + m[26] + m[18] + m[10] + m[2] + \
               m[60] + m[52] + m[44] + m[36] + m[28] + m[20] + m[12] + m[4] + \
               m[62] + m[54] + m[46] + m[38] + m[30] + m[22] + m[14] + m[6]


def pBox(m):
    return m[15] + m[6] + m[19] + m[20] + m[28] + m[11] + m[27] + m[16] + \
           m[0] + m[14] + m[22] + m[25] + m[4] + m[17] + m[30] + m[9] + \
           m[1] + m[7] + m[23] + m[13] + m[31] + m[26] + m[2] + m[8] + \
           m[18] 

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