"该资源是一份完整的密码学实验报告,主要涵盖了对称加密算法DES和非对称加密算法RSA的理论学习与Python实现。实验旨在让学习者理解这两种加密体制的基本原理,并能通过编程实现加密和解密过程。报告包含了实验目的、内容、步骤以及运行结果,还附带了源码,适合网络安全和加密算法的学习与实践。实验环境为PyCharm和Python3.7。"
实验详细说明:
1. **对称加密算法DES(Data Encryption Standard)**:
- DES是一种广泛应用的对称加密算法,基于Feistel结构,其主要特点是使用相同的密钥进行加密和解密。
- 实验中,首先需要理解DES的工作流程,包括明文和密钥的预处理。明文按64位分组,不足的用0填充;密钥同样处理,但实际有效位只有56位,通过PC-1进行选择。
- **密钥生成**:通过循环左移和PC-2选择生成16个48位子密钥。
- **Feistel结构**:明文分为L和R两部分,进行16轮迭代变换,每轮包括扩展置换(E盒)、异或操作、S盒非线性变换和P盒置换。
2. **非对称加密算法RSA**:
- RSA是由Rivest、Shamir和Adleman三位科学家提出的,基于大数因子分解的困难性,使用一对公钥和私钥,公钥用于加密,私钥用于解密。
- 实验中,需要理解RSA的数学基础,包括模幂运算和欧拉函数,以及如何生成公钥和私钥对。
- **密钥生成**:选择两个大素数p和q,计算n=p*q,然后选择一个整数e,满足1<e<φ(n),且e与φ(n)互质,公钥为(e,n);计算e的模逆d,使得d*e ≡ 1 mod φ(n),私钥为(d,n)。
- **加密与解密**:加密过程为明文m按位表示后,计算c=m^e mod n;解密过程为c^d mod n。
3. **Python实现**:
- 在Python环境中,可以使用内置库如`pycryptodome`来实现DES和RSA的加密解密功能。
- 对于DES,需要实现上述的各个步骤,包括预处理、密钥生成和Feistel结构的16轮迭代。
- 对于RSA,需要实现大数运算和密钥对生成,以及相应的加密和解密函数。
实验总结部分可能涉及了通过实验,学习者对密码学的理解是否加深,对加密算法的实际运用是否熟练,以及可能遇到的问题和解决方法。此外,源码的提供有助于进一步研究和实践这些算法,增强了理论知识与实际操作的结合。