网络安全实验报告书
姓名： 白晨
班级： 软件22
指导老师： 田暄
提交日期： 20##-12-10
目录
1 加解密与认证............................................................................................................................................... 2
1.1 实验环境................................................................................................................................. 2
1.2 源代码与注释........................................................................................................................ 2
1.3 运行结果与分析................................................................................................................... 7
2 RC4流密码加密实现................................................................................................................................. 8
2.1 实验环境................................................................................................................................. 8
2.2 源代码与注释........................................................................................................................ 8
2.3 运行结果与分析................................................................................................................ 10
3 大于3人实现证书生成、签发、通信.............................................................................................. 11
3.1 实验环境.............................................................................................................................. 11
3.2 实验过程与分析................................................................................................................ 11
1 加解密与认证
要求：结合所提供密码学开发库或利用Java，vc 自带密码学开发库完成如下要求
1）设计实现消息的机密性，完整性与可鉴别，认证要求。
2）报告中要有思路分析，设计流程与关键代码。每步变换后的结果
3）要求结合个人信息进行，如消息中应包含个人学号，姓名等
4）应使用到消息分组，不能太短
1.1 实验环境
语言 : Java
IDE : Eclipse绿色版
1.2 源代码与注释
import java.security.InvalidKeyException;
import java.security.KeyPair;
import java.security.KeyPairGenerator;
import java.security.MessageDigest;
import java.security.NoSuchAlgorithmException;
import java.security.PrivateKey;
import java.security.PublicKey;
import java.security.SecureRandom;
import java.security.Signature;
import java.security.SignatureException;
import javax.crypto.BadPaddingException;
import javax.crypto.Cipher;
import javax.crypto.IllegalBlockSizeException;
import javax.crypto.KeyGenerator;
import javax.crypto.NoSuchPaddingException;
import javax.crypto.SecretKey;
publicclass EncryptionAndDecryption {
privatestaticfinalintGROUP_SIZE = 128;
privatestaticfinalintGROUP_MSG_SIZE = 28; // 28 bytes per group
privatestaticfinalintGROUP_HEAD_SIZE = 24;
privatestaticfinalintDIGEST_SIZE = 20;
privatestaticfinalintOFFSET_GROUP_SIZE = 20;
privatestaticfinalintOFFSET_CUR_GROUP = 22;
privatestaticfinalintOFFSET_MSG_START = 24;
privatestaticfinalintOFFSET_SIGN_SIZE = 77;
privatestaticfinalintOFFSET_SIGN_START = 78;
// Store plaintext
/* Attributes ***********************************************/
private String mMsg;
privatebyte[][] mCipers;
private MessageDigest mMsgDigest;
private KeyPairGenerator mKeyPairGenerator;
private PublicKey mPublicKey;
private PrivateKey mPrivateKey;
private Signature mSignature;
private KeyGenerator mKeyGenerator;
private SecretKey mDesKey;
private Cipher mCipher;
/* Encryption and Decryption *************************************/
public EncryptionAndDecryption() {
try {
mMsgDigest = MessageDigest.getInstance("SHA-1"); //Use SHA-1 to get Msgdigest
mKeyPairGenerator = KeyPairGenerator.getInstance("DSA");
// Signature Algorithm is DSA
SecureRandom secrand = new SecureRandom(); // Random
secrand.setSeed("BC".getBytes()); // Use bytes of text to generate a seed
mKeyPairGenerator.initialize(512, secrand);
// Generate the key pair
KeyPair keys = mKeyPairGenerator.generateKeyPair(); // Get keys
mPublicKey = keys.getPublic(); // Kpu
mPrivateKey = keys.getPrivate(); // Kpr
mSignature = Signature.getInstance("DSA");
mKeyGenerator = KeyGenerator.getInstance("DES"); // Encryption Algorithm
mDesKey = mKeyGenerator.generateKey(); // DesKey
mCipher = Cipher.getInstance("DES"); // Cipher
} catch (NoSuchAlgorithmException e) {
e.printStackTrace();
} catch (NoSuchPaddingException e) {
e.printStackTrace();
}
}
/**
* Split the message into group (28bytes per group)
* @return the message groups
*/
privatebyte[][] splitMsg() {
finalint groupSize = (mMsg.length()*2+1) / GROUP_MSG_SIZE + 1;
// System.out.println(groupSize);
// System.out.println(mMsg.length());
byte[][] msgs = newbyte[groupSize][GROUP_MSG_SIZE];
byte[] msgBytes = mMsg.getBytes();
//System.out.println(msgBytes.length);
for (int i = 0; i < groupSize; i++) {
for (int j = 0; (j < GROUP_MSG_SIZE) && (i * GROUP_MSG_SIZE + j < msgBytes.length); j++) {
msgs[i][j] = msgBytes[i * GROUP_MSG_SIZE + j];
}
}
return msgs;
}
/**
* Encryption
* @return Cipher
*/
publicbyte[][] encrypt() {
// Split the plain text into group
byte[][] plains = splitMsg(); // Plain text group
//System.out.println(plains.length);
//System.out.println(mMsg.length());
print(plains);
byte[][] groups = newbyte[plains.length][GROUP_SIZE]; // Message before encryption
byte[][] ciphers = newbyte[plains.length][]; // Message after encryption
// Encrypt the groups
for (int i = 0; i < groups.length; i++) {
// Msg digest
mMsgDigest.update(plains[i].clone());
byte[] digest = mMsgDigest.digest();
// Sign the message
byte[] signs = newbyte[0];
try {
mSignature.initSign(mPrivateKey);
mSignature.update(digest);
signs = mSignature.sign();
} catch (SignatureException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
}
// Fill digest
for(int j = 0; j < DIGEST_SIZE; j++) {
groups[i][j] = digest[j];
}
// Fill signature information
groups[i][OFFSET_SIGN_SIZE] = (byte) signs.length;
for (int s = 0; s < signs.length; s++) {
groups[i][OFFSET_SIGN_START + s] = signs[s];
}
// Fill the information of current group
byte[] groupSize = toByteArray(plains.length, 2);
groups[i][OFFSET_GROUP_SIZE] = groupSize[0];
groups[i][OFFSET_GROUP_SIZE + 1] = groupSize[1];
byte[] curGroup = toByteArray(i, 2);
groups[i][OFFSET_CUR_GROUP] = curGroup[0];
groups[i][OFFSET_CUR_GROUP + 1] = curGroup[1];
// Fill the message
for(int m = 0; m < GROUP_MSG_SIZE && m < plains[i].length; m++) {
groups[i][OFFSET_MSG_START + m] = plains[i][m];
}
// Print groups datum
System.out.println("");
for(byte[] temp : groups)
{
for(byte t: temp)
{
System.out.print(t + " ");
}
System.out.println();
}
// Encrypt the message
try {
mCipher.init(Cipher.ENCRYPT_MODE, mDesKey);
ciphers[i] = mCipher.doFinal(groups[i]);
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return ciphers;
}
privatebyte[] toByteArray(int value, int i) {
// TODO Auto-generated method stub
byte[] b = newbyte[i];
b[1] = (byte) ((value>>8) & 0xFF);
b[0] = (byte) (value & 0xFF);
return b;
}
publicvoid setMsg(String msg) {
mMsg = msg;
}
publicvoid setCiphers(byte[][] ciphers) {
mCipers = ciphers;
}
publicbyte[][] decrypt() {
byte[][] plains = newbyte[mCipers.length][GROUP_MSG_SIZE];
byte[][] groups = newbyte[mCipers.length][GROUP_SIZE];
for (int i = 0; i < mCipers.length; i++) {
// Decryt the message group
byte[] plain = newbyte[GROUP_SIZE];
try {
mCipher.init(Cipher.DECRYPT_MODE, mDesKey);
plain = mCipher.doFinal(mCipers[i]);
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IllegalBlockSizeException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BadPaddingException e) {
e.printStackTrace();
}
// Verify the signature
byte[] signs = newbyte[plain[OFFSET_SIGN_SIZE]];
byte[] digest = newbyte[DIGEST_SIZE];
// Retrieve the digest
for (int d = 0; d < DIGEST_SIZE; d++) {
digest[d] = plain[d];
}
// Retrieve the signs
for (int s = 0; s < signs.length; s++) {
signs[s] = plain[OFFSET_SIGN_START + s];
}
try {
mSignature.initVerify(mPublicKey);
mSignature.update(digest);
if (mSignature.verify(signs)) {
// Verify the integrity
mMsgDigest.update(plain, OFFSET_MSG_START, GROUP_MSG_SIZE);
if(MessageDigest.isEqual(digest, mMsgDigest.digest())) {
// Get current group offset
byte[] curGroup = newbyte[2];
curGroup[0] = plain[OFFSET_CUR_GROUP];
curGroup[1] = plain[OFFSET_CUR_GROUP + 1];
int curPos = toInt(curGroup);
for (int j = 0; j < GROUP_MSG_SIZE; j++) {
plains[curPos][j] = plain[OFFSET_MSG_START + j];
}
}
};
} catch (SignatureException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InvalidKeyException e) {
e.printStackTrace();
}
}
return plains;
}
publicstaticvoid print(byte plains[][]){
byte[] b = newbyte[(plains.length-1)*GROUP_MSG_SIZE+plains[plains.length-1].length];
int j=0;
int k=0;
for(int i=0;i<b.length;i++){
b[i] = plains[k][j];
j++;
if(j==plains[0].length){
k++;
j=0;
}
}
System.out.println(new String(b));
}
publicint toInt(byte[] b){
int value;
value = (int) ((b[0] & 0xFF)
| ((b[1] & 0xFF)>>8)
);
return value;
}
publicstaticvoid main(String[] args) {
EncryptionAndDecryption test = new EncryptionAndDecryption();
test.setMsg("白晨-2121601027-软件学院-软件22-网安实验-加密与解密");
test.setCiphers(test.encrypt());
print(test.decrypt());
}
}
1.3 运行结果与分析
实验所用加密算法为 DES， 签名算法为：DSA， 消息摘要的生成用的为SHA-1，分组为28字节一组，内容结构为：摘要 + 分组信息 + 消息 + 签名长度 + 签名
由于加密是对每一组进行加密的。在组中先填充消息摘要等消息。所以可以看到第二段(第一次加密Group1结束)中 在密文第一个字节(-56)前有一段消息摘要等其他消息。解密后生成摘要与签名的摘要进行比对，没有问题。
2 RC4流密码加密实现
2.1 实验环境
语言 : Java
IDE : Eclipse绿色版
2.2 源代码
import java.lang.Integer;
class HomeWork {
publicstatic String MyRC4(String aInput,String aKey)
{
int[] iS = newint[256];
byte[] iK = newbyte[256];
for (int i=0;i<256;i++)
iS[i]=i;
int j = 1;
for (short i= 0;i<256;i++)
{
iK[i]=(byte)aKey.charAt((i % aKey.length()));
}
j=0;
for (int i=0;i<255;i++)
{
j=(j+iS[i]+iK[i]) % 256;
int temp = iS[i];
iS[i]=iS[j];
iS[j]=temp;
}
int i=0;
j=0;
char[] iInputChar = aInput.toCharArray();
char[] iOutputChar = newchar[iInputChar.length];
for(short x = 0;x<iInputChar.length;x++)
{
i = (i+1) % 256;
j = (j+iS[i]) % 256;
int temp = iS[i];
iS[i]=iS[j];
iS[j]=temp;
int t = (iS[i]+(iS[j] % 256)) % 256;
int iY = iS[t];
char iCY = (char)iY;
iOutputChar[x] =(char)( iInputChar[x] ^ iCY) ;
}
returnnew String(iOutputChar);
}
publicstatic String StrToBinstr(String str) {
char[] strChar=str.toCharArray();
String result="";
for(int i=0;i<strChar.length;i++){
result +=Integer.toBinaryString(strChar[i])+ " ";
} return result;
}
publicstaticvoid main(String[] args)
{
String inputStr = "软件学院-白晨-软件22 2121601027";
String key = "loveforever";
String MwB = StrToBinstr(inputStr);
System.out.println("明文二进制流: " + MwB);
// String change = MwB.substring(4, 5);
//String NewMwB=change.replace("1", "0");
String str = MyRC4(inputStr,key);
System.out.println("密文: " + str);
System.out.println("明文: " + MyRC4(str,key));
String str1 = MyRC4("软件学院-白晨-软件22 2122601027", key);
System.out.println("将学号里的“1”改成“2”后的密文：" + str1);
System.out.println("原始密文二进制序列为：" + StrToBinstr(str));
System.out.println("修改后密文二进制序列为：" + StrToBinstr(str1));
}
}
2.3运行结果与分析
通过实验可以发现，改变明文中的一个字节的数据，只会导致部分密文发生变化，对其他部分没有影响，说明RC4没有雪崩效应。
3 大于3人实现证书生成、签发、通信
3.1 实验环境
平台：Windows 7
实验工具：PGP Desktop 10.0.3
实验人员：李灵杰（lilingjie）、朱鹏宇(zhupengyu)、白晨(baichen)
3.2 实验过程与分析
首先点击 文件—新建PGP密钥 进入下图界面
输入用户名，密码，口令后生成密钥。
导出公钥，使用双方可信任的第三方zhupengyu，给公钥签名并发送给彼此。
将文件lilingjie.txt，用lilingjie的私钥签名，并用baichen的公钥加密，生成lilingjie.txt.pgp文件，传给baichen。
Baichen收到文件后，用自己的私钥解密文件，并用lilingjie的公钥验证签名。
未导入lilingjie的公钥前的仅解密的界面：
导入lilingjie的公钥，解密并验证签名后的界面：
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