基于現代密碼學(xué)的加密算法驗證系統的設計與實(shí)現的論文

　　摘要：針對現代密碼學(xué)課程中理論與實(shí)踐存在的差距，特意設計并開(kāi)發(fā)了此款加密算法驗證系統。本系統以AES、RSA、RC4、IDEA等幾個(gè)經(jīng)典的加密算法為例，采用JAVA技術(shù)體系與SWING界面元素開(kāi)發(fā)，保證跨平臺性與良好的用戶(hù)體驗，通俗易懂地展示了現代密碼學(xué)理論魅力。本系統各個(gè)版塊保持相對獨立，每個(gè)版塊側重特定加密算法，提供一個(gè)以算法為基本模塊的流程驗證系統。實(shí)踐證明，使用此系統有利于學(xué)生深刻剖析算法原理過(guò)程，從而加深理論理解。

　　關(guān)鍵詞：現代密碼學(xué)；AES；RSA；RC4；IDEA；驗證系統；EAVS

　　1引言

　　現代密碼學(xué)理論是安全類(lèi)本科專(zhuān)業(yè)極其重要的一門(mén)專(zhuān)業(yè)課，但由于密碼理論本身的抽象性特點(diǎn)，導致教學(xué)過(guò)程中易出現理論與實(shí)踐脫節，理論概念模棱兩可的情況。目前各個(gè)高校信息安全教學(xué)主要分為兩個(gè)方向：一個(gè)是數學(xué)系的信息安全，主要研究密碼學(xué)數學(xué)基礎，偏重理論；二是計算機系的信息安全，主要研究安全編程技術(shù)，偏重實(shí)踐。隨著(zhù)研究的深入，我們發(fā)現兩者沒(méi)有一個(gè)很好的平臺聯(lián)系起來(lái)，導致學(xué)生知識掌握不全面，不能適應工作和深層次科研的需求。

　　2密碼算法的選擇

　　為了深入結合本科教學(xué)培養方案，特選取幾個(gè)經(jīng)典的加密算法：AES、RSA、RC4、IDEA。

　　2.1AES算法

　　高級加密標準，又稱(chēng)高級加密標準Rijndael加密法，屬于經(jīng)典的現代加密算法，是美國聯(lián)邦政府采用的一種區塊加密標準。由于此算法為對稱(chēng)加密算法，故通常用來(lái)加解密，用來(lái)替代原先的DES，已經(jīng)被廣泛使用。

　　AES很好地融合了混淆與擴散，因為信息的內容是以128位長(cháng)度的分組為加密單元的。加密密鑰長(cháng)度有128，192或256位等多種選擇。

　　AES算法加密過(guò)程：密鑰擴展→初始輪→重復輪→最終輪

　　2.2RSA算法

　　1977年Rivest，Shamir和Adleman提出了RSA公鑰算法，它是應用最廣泛的公鑰密碼系統。不僅可以用于信息的加解密，還可用于數字簽名。該算法為非對稱(chēng)加密算法，其理論基礎是大整數因數分解問(wèn)題。

　　c.計算整數

　　d.將整數c轉換成密文信息

　　e.將密文信息發(fā)送給A

　　2.3RC4算法

　　RC4是RonRivest在1987年為RSA數據安全公司開(kāi)發(fā)的可變密鑰長(cháng)度的序列密碼，廣泛應用于商業(yè)密碼產(chǎn)品中。RC4是一種序列密碼，面向字節流。用從1到256個(gè)字節（8到2048位）的可變長(cháng)度密鑰初始化一個(gè)256個(gè)字節的狀態(tài)矢量S，S的元素記為S[0]，S[1]，…，S[255]，從始至終置換后的S包含從0到255的所有8比特數。

　　2.4IDEA算法

　　IDEA是80年代提出的“過(guò)渡性”的“postDES”算法，它在1990年正式公布并在以后得到增強，是一種對稱(chēng)密碼算法。這種算法是在DES算法的基礎上發(fā)展出來(lái)的，類(lèi)似于三重DES，和DES一樣IDEA也是屬于對稱(chēng)密鑰算法。IDEA的密鑰為128位，這么長(cháng)的密鑰在今后若干年內應該是安全的。不過(guò)IDEA中有大量弱密鑰，并且難以直接擴展到128位塊。

　　3EAVS的體系結構

　　3.1EAVS的實(shí)現結構

　　4系統實(shí)現的關(guān)鍵技術(shù)

　　5系統運行實(shí)例

　　6總結

　　6.1本文在對現代密碼學(xué)基礎算法理論深入研究的基礎上，針對目前課題教學(xué)中理論與實(shí)踐、抽象與具體中存在的不足，詳細論述了一種溝通理論與實(shí)踐的經(jīng)典密碼算法驗證系統。

　　6.2基于C/S的整體系統，可視化的UI使得系統具有良好的交互性。用戶(hù)通過(guò)客戶(hù)端圖像化操作，可以細致了解密碼算法的加密解密流程，并將中間結果反饋給用戶(hù)，加深對理論知識的全面理解。

　　6.3本系統目前只實(shí)現了一些經(jīng)典算法，實(shí)際應用于整體課堂教學(xué)仍存在不足，下一步須要豐富算法模塊，使其形成密碼學(xué)整體實(shí)踐驗證體系。

　　參考文獻：

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