本科优秀毕业论文(的设计).pdfVIP

上海理工大学 计算机工程学院 本科优秀毕业论文 （设计） 具有数字签名的文件加密软件的设计与实现 计算机科学与技术02 级 张玥 指导教师： 陈家琪 教 授 (一) 内容简介 随着网络技术的迅猛发展，人类步入了信息时代。然而，信息资源共享与信 息安全天生是一对矛盾。 加密在网络上的作用就是防止有用或私有化信息在网络上被拦截和窃取。 开发此软件，其意义就是利用密码技术实现信息安全的机密性、完整性、抗 否认性。 关键词：加密、信息安全 (二) 设计思想 在讨论了对称密码算法和非对称密码技术的特点后，选择了DES 算法、RSA 算法及RSA 数字签名算法作为本软件采用的密码算法。 目 ，国际上分组密码中最具代表的是美国数据加密标准(DES)。DES 是一个 分组乘积加密算法，它用56 位密钥将64 位的明文转换为64 位的密文，其中密钥 可以是任意的数，通常表示为64 位，但每个字节的第8 位作为奇偶校验位。同时， 又是一个对称算法，其加密和解密使用同样的算法。它的特点在于算法实现后的 效率高、速度快。但由于加解密双方都要使用相同的密钥，因此在网络安全中， 发送、接收数据之 ，必须完成密钥的分发。因而，密钥的分发便成了该加密体 系中的最薄弱因而风险最大的环节。 RSA 体制是基于大整数因式分解的典型公钥密码算法。其关键之处在于将大 数分解为素数乘积。RSA 算法把每一块明文转化为与密钥长度相同的密文块。密 钥越长，加密效果越好，但加密解密的开销也大，所以要在安全与性能之间折 考虑。它的缺点在于算法实现后的效率低、速度慢。优点在于用户不必记忆大量 的提 商定好的密钥，因为发送方和接收方事先根本不必商定密钥，发放方只要 可以得到可靠的接收方的公开密钥就可以给他发送信息了，而且即使双方根本互 不相识。但为了保证可靠性，非对称加密算法需要一种与之相配合使用的公开密 钥管理机制。 海理工大学计算机工程学院 第1页 共3页 本科优秀毕业论文 （设计） 海理工大学计算机工程学院 张玥 具有数字签名的文件加密软件的设计与实现 由于这两种算法的特点，在软件实现时，结合了这两种算法来实现功能。此 软件加密解密速度快是因为对数据量大的明文采用DES 算法来加密解密的，而只 有对签名信息和DES 算法的密钥K 这样的数据量的信息才采用RSA 算法。所以 结合算法的速度接近DES 算法。 (三) 计算方式 DES 对 64 位的明文分组进行操作，通过一个初始置换，将明文分组成左半 部分和右半部分，各 32 位长。然后进行 16 轮完全相同的运算，这些运算被称为 函数 f，在运算过程中数据与密钥结合。经过 16 轮后，左、右半部分合在一起经 过一个末置换 (初始置换的逆置换) ，完成算法。在每一轮中，密钥位移位，然后 再从密钥的56 位中选出48 位。通过一个扩展置换将数据的右半部分扩展成48 位， 并通过一个异或操作与48 位密钥结合，通过8 个s 盒将这48 位替代成新的32 位 数据，再将其置换一次。这些运算构成了函数f。然后，通过另一个异或运算，函 数f 输出与左半部分结合，其结果即成为新的右半部分，原来的右半部分成为新的 左半部分。将该操作重复16 次，实现DES 的16 轮运算。 RSA 算法使用两个密钥。用公钥加密，私钥解密。密钥长度从40 到2048 bit 可变。加密时把明文分成块，块的大小可变，但不能超过密钥的长度，RSA 算法 把每一块明文转化为与密钥长度相同的密文块。密钥越长，加密效果越好，但加 密解密的开销也大，所以要在安全与性能之间折衷考虑，一般64 位是较合适的。 RSA 密钥的产生 （1 ）选择两个互异的安全大素数P 和q。为了获得最大程度的安 全性，两个素数的长度通常一样。计算出n=pX q(n 的长度要求大于512 bit ， 因为 RSA 算法的安全性依赖于因 分解大数问题)；（2 ）计算出n 的欧拉函数中(n)= (P 一1)(q 一1)，中(n)定义为不超过n 并与n 互素的数的个数．（3 ）从【0 ，中(n) 一1】 中随机选取加密密钥e ，使e 和中(n)互质：(