《计算机与网络安全》课程实验。
2023年月6月。
实验一 des加解密算法的实现。
一、实验目的及任务：
掌握des加密算法的加解密过程。
二、实验环境。
vc或tc编程环境；主机操作系统为windows2000或windows xp；
三、 实验原理。
要深入理解对称加密算法，掌握des加密过程。具备一定的c语言编程技。
能。des( data des( data encryption standard)算法，于2023年得到美国**的正式许可，是一种用56位密钥来加密64位数据的方法。des算法以被应用于许多需要安全加密的场合。
一)、密钥生成。
1、变换密钥
取得64位的密钥，每个第8位作为奇偶校验位。
2、变换密钥。
1)、舍弃64位密钥中的奇偶校验位，根据下表（pc-1）进行密钥变换得到56位的密钥，在变换中，奇偶校验位以被舍弃。
2)、将变换后的密钥分为两个部分，开始的28位称为c[0]，最后的28位称为d[0]。
3)生成16个子密钥，初始i=1。
i)、同时将c[i]、d[i]左移1位或2位，根据i值决定左移的位数。
ii)、将c[i]d[i]作为一个整体按下表（pc-2）变换，得到48位的k[i]
iii)、从1-2-3-1处循环执行，直到k[16]被计算完成。
二)、处理64位的数据
1、取得64位的数据，如果数据长度不足64位，应该将其扩展为64位（例如补零）
2、将64位数据按下表变换（ip）
3、将变换后的数据分为两部分，开始的32位称为l[0]，最后的32位称为r[0]。
4、用16个子密钥加密数据，初始i=1。
1)、将32位的r[i-1]按下表（e）扩展为48位的e[i-1]
2)、异或e[i-1]和k[i]，即e[i-1] xor k[i]
3)、将异或后的结果分为8个6位长的部分，第1位到第6位称为b[1]，第7位到第12位称为b[2]，依此类推，第43位到第48位称为b[8]。
4)、按s表变换所有的b[j]，初始j=1。所有在s表的值都被当作4位长度处理。
i)将b[j]的第1位和第6位组合为一个2位长度的变量m，m作为在s[j]中的行号。
(ii)、将b[j]的第2位到第5位组合，作为一个4位长度的变量n，n作为在s[j]中的列号。
iii)、用s[j][m][n]来取代b[j]。
iv)、从(i)处循环执行，直到b[8]被替代完成。
5)、将b[1]到b[8]组合，按下表（p）变换，得到p。
6)、异或p和l[i-1]结果放在r[i]，即r[i]=p xor l[i-1]。
7)、l[i]=r[i-1]
8)、从2-4-1处开始循环执行，直到k[16]被变换完成。
5、、组合变换后的r[16]l[16]（注意：r作为开始的32位），按下表（ip-1）变换得到最后的结果。
四、 实验步骤。
利用编程语言实现des加解密算法。
1、 编程。
2、 调试。
3、 运行结果。
4、 存盘。
五、实验结果。
加密：key: 0x30 0x30 0x30 0x30...0x30（8个字节）
data: 0x31 0x31 0x31 0x31...0x31（8个字节）
mode: encryption
结果：65 5e a6 28 cf 62 58 5f
解密：key: 0x31 0x31...0x31（8个0x31）
data: 65 5e a6 28 cf 62 58 5f
mode: decryption
结果：0x31 0x31...0x31（8个0x31）
六、实验思考题。
des算法主要有哪几部分？可以画出流程。
七、des源程序。
实验二 rsa加解密算法的实现。
一、实验目的及任务：
掌握rsa加密算法的加解密过程。
二、实验环境。
vc或tc编程环境；主机操作系统为windows2000或windows xp；
三、 实验原理。
rsa加密算法是一种非对称加密算法。在公钥加密标准和电子商业中rsa
被广泛使用。rsa是2023年由罗纳德·李维斯特（ron rivest）、阿迪·萨莫尔、（adi shamir）和伦纳德·阿德曼（leonard adleman）一起提出的。当时他们三。
人都在麻省理工学院工作。rsa就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。
rsa算法的可靠性基于分解极大的整数是很困难的。假如有人找到一种很快的分解因子的算法的话，那么用rsa加密的信息的可靠性就肯定会极度下降。但找到这样的算法的可能性是非常小的。
今天只有短的rsa钥匙才可能被强力方式解破。到2023年为止，世界上还没有任何可靠的攻击rsa算法的方式。只要其钥匙的长度足够长，用rsa加密的信息实际上是不能被解破的。
1、公钥和私钥的产生。
假设alice想要通过一个不可靠的**接收bob的一条私人讯息。她可以用以下的方式来产生一个公钥和一个密钥：
随意选择两个大的质数p和q，p不等于q，计算n=pq。
根据欧拉函数，不大于n且与n互质的整数个数为(p-1)(q-1)
选择一个整数e与(p-1)(q-1)互质，并且e小于(p-1)(q-1)
用以下这个公式计算d：d× e ≡ 1 (mod (p-1)(q-1))
将p和q的记录销毁。
e是公钥，d是私钥。d是秘密的，而n是公众都知道的。alice将她的公钥传给bob，而将她的私钥藏起来。
2、加密消息。
假设bob想给alice送一个消息m，他知道alice产生的n和e。他使用起先与alice约好的格式将m转换为一个小于n的整数n，比如他可以将每一个字转换为这个字的unicode码，然后将这些数字连在一起组成一个数字。假如他的信息非常长的话，他可以将这个信息分为几段，然后将每一段转换为n。
用下面这个公式他可以将n加密为c：
计算c并不复杂。bob算出c后就可以将它传递给alice。
3、解密消息。
alice得到bob的消息c后就可以利用她的密钥d来解码。她可以用以下这个公式来将c转换为n：
得到n后，她可以将原来的信息m重新复原。
解码的原理是。
以及ed ≡ 1 (mod p-1)和ed ≡ 1 (mod q-1)。费马小定理证明。
和 这说明（因为p和q是不同的质数）
四、 实验步骤。
1、求素数p和q
2、求公钥（e,n）：e与ψ(n) =p－1)(q－1)互质。
3、求私钥（d,n）：d× e ≡ 1 (mod (p-1)(q-1))
4、加密过程：c=(me)mod n
5、解密过程：m=(cd)mod n
五、实验结果。
找两个素数 : p=47 q=59
n=p*q=2773 ,t=(p-1)*(q-1)=2668
寻找 e 满足 e1：加密 m ＝ 465，得c= 1118
2：解密c=1118,得m=465
六、思考题。
rsa算法主要有哪几部分？
明文，加密，公钥和私钥，解密，密文；
七、rsa源程序。
实验三认证系统的设计与实现。
一、实验目的及任务。
1、掌握关系数据库系统的基础知识和基本原理。
2、掌握一种关系数据库管理系统，如：sql server、access
3、掌握一种软件开发工具，如vc或vb
4、掌握计算机网络基础知识及网络数据传输协议：tcp/ip
5、能应用vc或vb等开发工具进行windows socket编写程序。
6、掌握一种对称加密算法原理，如：des，用此算法对数据进行加解密，并能编写程序实现。
7、掌握一种非对称加密算法原理，如：rsa，用此算法对数据进行加解密，并能编程程序实现。
8、掌握客户/服务器模式的工作原理。
9、编程实现认证系统，调试所编程序。
10、观察程序运行结果。
二、实验环境。
1、客户机（普通pc机，安装vc或vb等开发工具） 1台。
2、服务器（普通pc机，安装vc或vb等开发工具， 关系数据库管理系统。
sql server1台。
三、实验原理。
随着internet的飞速发展，网络安全的地位日益突出。网络的安全措施应是能全方位地针对各种不同的威胁，这样才能确保网络信息的保密性、完整性和可用性。作为安全服务中的一种---实体认证尤为重要。
在一个公开的分布式网络环境中，工作站上的用户希望访问分布在网络上的服务器资源。但网络上的资源仅允许授权用户的特定权限的访问，因此，在分布式网络中，必须提供一种机制来对用户的身份进行认证。
现在常用的一些认证协议是为tcp/ip网络设计的基于client/server模式的三方验证协议，广泛应用于internet服务的访问，网络中的认证协议服务起着可信仲裁者的作用。认证协议基于对称密码体制或非对称密码体制， 可提供安全的客体认证。
用户在客户机上登录，在登录界面上，输入用户名user和密码password，用户名以正常字符显示，密码以星号显示，为了防止密码在网上传输被窃听者获取，用户输入的密码在客户机上加密ek(password)，所以在网上传输的是经过加密的用户密码ek(password)。
由于偷听者不知密钥k，所以即使都到信息ek(password)，也得不到用户的密码password
服务器接收客户机传输过来的信息，提取用户名user密文ek(password)，在服务器端对密文解密，dk（ek(password)）)password,得到用户的密码password。
管理员在服务器数据库中，读出库中存贮的用户名与密码，与接收来的用户名与密码相比较，如果相等，则为合法用户，如果不相等，则为非法用户。
流程图如下：
1）基于对称密码体制。
客户机端网络传输服务器端。
passwordpassword
k ek(password) k
《计算机与网络安全》作业
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计算机硬件与网络安全
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