基于现代密码学的加密算法验证系统的设计与实现的论文

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摘要：针对现代密码学课程中理论与实践存在的差距，特意设计并开发了此款加密算法验证系统。本系统以AES、RSA、RC4、IDEA等几个经典的加密算法为例，采用JAVA技术体系与SWING界面元素开发，保证跨平台性与良好的用户体验，通俗易懂地展示了现代密码学理论魅力。本系统各个版块保持相对独立，每个版块侧重特定加密算法，提供一个以算法为基本模块的流程验证系统。实践证明，使用此系统有利于学生深刻剖析算法原理过程，从而加深理论理解。

关键词：现代密码学；AES；RSA；RC4；IDEA；验证系统；EAVS

1引言

现代密码学理论是安全类本科专业极其重要的一门专业课，但由于密码理论本身的抽象性特点，导致教学过程中易出现理论与实践脱节，理论概念模棱两可的情况。目前各个高校信息安全教学主要分为两个方向：一个是数学系的信息安全，主要研究密码学数学基础，偏重理论；二是计算机系的信息安全，主要研究安全编程技术，偏重实践。随着研究的深入，我们发现两者没有一个很好的平台联系起来，导致学生知识掌握不全面，不能适应工作和深层次科研的需求。

2密码算法的选择

为了深入结合本科教学培养方案，特选取几个经典的加密算法：AES、RSA、RC4、IDEA。

2.1AES算法

高级加密标准，又称高级加密标准Rijndael加密法，属于经典的`现代加密算法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。由于此算法为对称加密算法，故通常用来加解密，用来替代原先的DES，已经被广泛使用。

AES很好地融合了混淆与扩散，因为信息的内容是以128位长度的分组为加密单元的。加密密钥长度有128，192或256位等多种选择。

AES算法加密过程：密钥扩展→初始轮→重复轮→最终轮

2.2RSA算法

1977年Rivest，Shamir和Adleman提出了RSA公钥算法，它是应用最广泛的公钥密码系统。不仅可以用于信息的加解密，还可用于数字签名。该算法为非对称加密算法，其理论基础是大整数因数分解问题。

c.计算整数

d.将整数c转换成密文信息

e.将密文信息发送给A

2.3RC4算法

RC4是RonRivest在1987年为RSA数据安全公司开发的可变密钥长度的序列密码，广泛应用于商业密码产品中。RC4是一种序列密码，面向字节流。用从1到256个字节（8到2048位）的可变长度密钥初始化一个256个字节的状态矢量S，S的元素记为S[0]，S[1]，…，S[255]，从始至终置换后的S包含从0到255的所有8比特数。

2.4IDEA算法

IDEA是80年代提出的“过渡性”的“postDES”算法，它在1990年正式公布并在以后得到增强，是一种对称密码算法。这种算法是在DES算法的基础上发展出来的，类似于三重DES，和DES一样IDEA也是属于对称密钥算法。IDEA的密钥为128位，这么长的密钥在今后若干年内应该是安全的。不过IDEA中有大量弱密钥，并且难以直接扩展到128位块。

3EAVS的体系结构

3.1EAVS的实现结构

4系统实现的关键技术

5系统运行实例

6总结

6.1本文在对现代密码学基础算法理论深入研究的基础上，针对目前课题教学中理论与实践、抽象与具体中存在的不足，详细论述了一种沟通理论与实践的经典密码算法验证系统。

6.2基于C/S的整体系统，可视化的UI使得系统具有良好的交互性。用户通过客户端图像化操作，可以细致了解密码算法的加密解密流程，并将中间结果反馈给用户，加深对理论知识的全面理解。

6.3本系统目前只实现了一些经典算法，实际应用于整体课堂教学仍存在不足，下一步须要丰富算法模块，使其形成密码学整体实践验证体系。

参考文献：

[1][美]加内特，吴世忠等.密码学导引[M].北京：机械工业出版社，2003.

[2]李杰凤等.基于Linux的操作系统实验平台的设计与实现[D].计算技术与自动化，2010.

[3][美]旋奈尔，吴世忠等.应用密码学协议.算法与C源程序[M].北京：机械工业出版社，2003.