李 晓琦 ’ ， 王峰 （ １ ． 中南大学 信 息科 学与工程 学院，长 沙 ４ １ ０ ０ ８ ３ ；２ ． 西 南大学信 息管理 系，重庆
４ ０ ２ ４ ６ ０ ）
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 Ａ Ｅ Ｓ 、 Ｒ Ｓ Ａ 、Ｒ Ｃ ４ 、Ｉ ＤＥ Ａ 等几 个经典 的加 密 算法 为例 ，采 用 ｌ Ａ ｖ Ａ技 术体 系与 Ｓ ＷＩ Ｎ Ｇ 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 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 ， 展一初始轮＿ ÷ 重复轮一最 终 轮 ２ ． ２’ Ｒ Ｓ Ａ 算法 １ ９ ７ ７年 Ｒ ｉ ｖ ｅ ｓ ｔ ，Ｓ ｈ ａ ｍｉ ｒ 和Ａ ｄ ｌ ｅ ｍ ａ ｎ提 出 了 Ｒ Ｓ Ａ 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 。 Ｒ Ｓ Ａ算法加密过程：
一
关键 词 ：现代 密码 学 ；ＡＥ Ｓ ；Ｒ Ｓ Ａ；ＲＣ ４ ；Ｉ ＤＥＡ；验证 系统 ；Ｅ ＡＶＳ
中图分类号 ： Ｔ Ｐ ３ ９ １ ． ９
文献标识码 ：Ａ 文章鳊号：１ ０ ０ ７ — ９ ５ ９ ９ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ２ １ ０ — ０ ２ １ 字节（ ８ 到 ２ ０ ４ ８ 位） 的可变长度密钥初始化一个 ２ ５ ６个字节
ａ ． 得到确认的接受者Ａ的加密公钥 ＝（ ， Ｐ ）
ｂ ． 将 明文信息表示为整数 ｍ，０ ≤ｍ≤ｎ ． １
３ ． ２
图１ Ｅ Ａ ＶＳ的实现 结构
Ｓ的功 能结 构
Ｗ Ｓ 的功 能结 构如 图 ２所 示 ，采用 层 次化架 构 ，用 户经过身份验证进入 ｍａ ｉ ｎ 界面 ，通过对特定算法的选择， ｄ ． 将 整数 ｃ 转换 成密 文信 息 用户 进入 算 法验 证 界面 ，也 是 此系 统 的核 心部 分 。其 中各 ｔ ｆ ． 将密文信息发送给 Ａ 个算 法 界面 功 能相 互独 立 ，并 且各 界面 保 持 良好 的易懂 易 ２ ． ３ Ｒ Ｃ ４ 算法 用 性 。另外 ，此 系统 也 充分 考虑 了运 行 时异 常 ，保 证 了在 Ｒ Ｃ ４是 Ｒ ｏ ｎ Ｒ ｉ ｖ ｅ ｓ ｔ 在 １ ９ ８ ７ 年为 Ｒ Ｓ Ａ 数据 安全 公 司开 系统在 Ｆ ｕ ｚ ｚ 模糊测试下 发 的可 变密 钥 长度 的序 列 密码 ，广 泛 应用 于商 业密 码产 品 非法数据输入情况下的良好运行 。 顺 利 通过 ，运 行 良好 。 中。Ｒ Ｃ ４ 是 一种 序列 密码 ，面 向字 节流 。用 从 １ 到２ ５ ６个
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
的状 态矢 量 Ｓ ，Ｓ的元 素记 为 Ｓ 【 ０ 】 ， ， Ｓ 【 １ 】 ，… ，ｓ ［ ２ ５ ５ ］ ，从 始 至终 置换 后 的 Ｓ 包 含 从 ０到 ２ ５ ５的所 有 ８比特 数 。 ２ ． ４ Ｉ Ｄ Ｅ Ａ 算 法 Ｉ Ｄ Ｅ Ａ是 ８ ０年 代提 出的 “ 过 渡性 ”的 “ ｐ ｏ ｓ ｔ Ｄ Ｅ Ｓ ”算 法，它在 １ ９ ９ ０年正式 公布 并在 以后得 到增 强 ，是一种 Ｅ Ｓ算法 的基 础上 发展 是计算机系的信息安全，主要研究安全编程技术，偏重实 对称密 码算法 。这种 算法是在 Ｄ Ｅ Ｓ ，和 Ｄ Ｅ Ｓ 一样 Ｉ Ｄ Ｅ Ａ也 是 属 于 践。随着研究的深入，我们发现两者没有一个很好的平 台 出来 的，类似于 三重 Ｄ Ｄ Ｅ Ａ的 密 钥 为 １ ２ ８ 位 ，这 么 长 的密 钥 联 系起 来 ，导致 学 生 知识 掌握 不全 面 ，不 能适 应工 作和 深 对 称 密 钥 算 法 。 Ｉ 层 次科研 的需求 。 在 今后 若干年 内应该是 安全 的。不过 Ｉ Ｄ Ｅ Ａ中 有 大量 弱 密钥 ，并且 难 以直接 扩展 到 １ ２ ８位块 。 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 Ｉ ＤＥ Ａ 分组 长度 为 ６ ４位 ， 密 钥长 度为 １ ２ ８ 位 ，使用异 加 密 算法 ：Ａ ＥＳ 、Ｒ Ｓ Ａ、ＲＣ ４ 、Ｉ ＤＥ Ａ。 或， 模２ １ ６ 加，模 ２ １ ６ ＋ １ 乘三个混合运算 ， 在 ｌ ６位子分组 上进行 ，三种运算均不满足分配律与结合律 。 ２ ． １ Ａ Ｅ Ｓ 算 法
计 算机 光盘 软件 与应 用
软件设计开发
Ｃ ｏ ｍ ｐ ｕ ｔ ｅ ｒ Ｃ Ｄ Ｓ ｏ ｆ ｔ ｗ ａ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ２ ０ １ ３ 年第 ０ ３期
基 于 现 代 密 码 学 的加 密 算 法验 证 系 统 的 设 计 与实 现
高级加密标准，又称 高级加密标准 Ｒ ｉ ｊ ｎ ｄ ａ ｅ ｌ 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
３ Ｅ Ａ ｖ Ｓ的体系结构
３ ． １ Ｅ Ａ Ｖ Ｓ的实 现结构 Ｅ Ａ ＶＳ 使用 Ｊ ａ ｖ ａ 语言实现 ，采用 Ｃ ／ Ｓ模式，客户端运 用Ｓ ｗ ｉ ｎ ｇ 控件 元素 ， 形成 友好 的 图形化 界面 。如 图 １ 所示 ， 解密，用来替代原先的 Ｄ Ｅ Ｓ ，已经被广泛使用 。 Ａ Ｅ Ｓ很 好地 融合 了混淆 与扩 散， 因为信 息 的 内容 是 以 架构在 Ｊ Ｖ Ｍ 之上 的客户端 ， 与Ｓ Ｑ Ｌ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｅ ｒ 数据库相互连接 ， 形成典型的前后端模式 。学生操作客户端进行密码算法流 １ ２ ８ 位长度的分组为加密单元的。 加密密钥长度有 １ ２ ８ ， １ ９ ２ 或２ ５ ６ 位等 多种 选择 。 程验证，教师使用后 台维护管理，负责数据的修改与传送 。