密码学课程设计报告要求及模板.doc

计算机与信息工程学院 密码学课程设计报告 （2013/2014学年 第 二学期） 题 目： Diffie-Hellman密钥交换协议 系 别： 计算机与信息工程学院 专 业： 信息安全 班 级： 学 号： 姓 名： 成绩类别成 绩个人考勤（20）实践成绩（40）总结报告（40）总成绩（100）等级制成绩2014年05月30日密码学课程设计报告(一)题目Diffie-Hellman密钥交换协议(二)开发工具与环境：window7环境下的Visual Studio2010（三）设计原理: Diffie-Hellman算法的安全性基于求离散对数的困难性。算法的惟一目的是使得两个用户能够安全地交换密钥，得到一个共享的会话密钥，算法本身不能用于加、解密,因此，这里用产生的最终的密钥作为仿射变换加密的密钥来实现对消息的加解密。Diffie-Hellman的设计原理如下：A和B两方要生成共享密钥Y，则首先选定一个大素数p,以及p的原根g,p,g为双方共享,用户A选择一保密的随机证书Xa,并将Ya=gXa modp发送给用户B,类似，B选择一保密的随机整数Xb，并将Yb=gXb modp发送给用户A.之后A和B分别由Y=YbXa modp和Y=YaXb计算出的就是共享密钥。因为Xa,Xb是保密的，敌手只能得到p,a,Ya,Yb,要想得到Y，必须得到Xa,Xb中的一个，这意味着要求离散对数，因此敌手求Y是不可行的，保证了安全。（四）系统功能描述及软件模块划分系统需手动输入随机数Xa,Xb，点击确定后可以隐藏输入的随机数。在原文框中输入需要处理的原文，选择加密或者解密按钮，在结果框中会生成对应的解密或者加密的结果。系统共分为两个模块，一块是Diffie-Hellman模块，用来处理输入的随机数，系统随机生成大素数并找到该大素数的原根，再按照算法思想最终生成共享密钥Y.Mainwindow 模块通过函数接收Diffie-Hellman模块的密钥(五)设计的核心代码MainWindow:MainWindow(QWidget *parent) : QMainWindow(parent), ui(new Ui:MainWindow) ui-setupUi(this); label1=findChild(label1); label2=findChild(label2); label3=findChild(label3); label4=findChild(label4); text1=findChild(textEdit1); text2=findChild(textEdit2); yuanwen=findChild(textEdit3); jieguo=findChild(textBrowser1); queren=findChild(pushButton1); jiami=findChild(pushButton2); jiemi=findChild(pushButton3); fanhui=findChild(pushButton4); init();MainWindow:MainWindow()delete ui;void MainWindow:on_pushButton1_clicked() unsigned _int64 p,g,Alice_Y,Bob_Y,Alice_key,Bob_key; DiffieHellman Alice,Bob; Alice.init(); Bob.init(); Alice.CreatePrimeAndGenerator(); p=Alice.GetPrime(); g=Alice.GetGenerator(); Bob.SetPrimeAndGenerator(p,g); Alice.CreatePrivateKey(text1-toPlainText().toInt(); Bob.CreatePrivateKey(text2-toPlainText().toInt(); Alice_Y=Alice.GetPublicKey(); Bob_Y=Bob.GetPublicKey(); Alice_key=Alice.GetKey(Bob_Y); Bob_key=Bob.GetKey(Alice_Y); this-Setkey(Alice_key);void MainWindow:on_pushButton2_clicked() eguo-clear(); QString jg,yw; yw = yuanwen-toPlainText(); for(int i = 0;i JiaMi(ywi); jieguo-append(jg);void MainWindow:on_pushButton4_clicked()init();void MainWindow:on_pushButton3_clicked() jieguo-clear(); QString jg,yw; yw = yuanwen-toPlainText(); for(int i = 0;i JieMi(ywi); jieguo-append(jg);class DiffieHellmanpublic: DiffieHellman() p=0; g=0; X=0; Y=0;Key=0; void init(); int CreatePrimeAndGenerator(); unsigned _int64 GetPrime(); unsigned _int64 GetGenerator(); unsigned _int64 GetPublicKey(); unsigned _int64 GetKey(unsigned _int64 HisPublieKey); int SetPrimeAndGenerator(unsigned _int64 Prime,unsigned _int64 Generator); int CreatePrivateKey(int key);private: _int64 GetRandNum( void ); unsigned _int64 GenerateRandomNumber(void); _int64 XpowYmodN(_int64 x, _int64 y, _int64 N); bool IsItPrime (_int64 n, _int64 a) ; bool MillerRabin (_int64 n, _int64 trials); unsigned _int64 GeneratePrime(); int CreatePublicKey(); int GenerateKey(unsigned _int64 HisPublicKey); unsigned _int64 p; /素数 unsigned _int64 g; /对应的本原根 unsigned _int64 X; /私钥 unsigned _int64 Y; /公钥 unsigned _int64 Key;/通讯密钥;void DiffieHellman:init() p=0; g=0; X=0; Y=0; Key=0;_int64 DiffieHellman:GetRandNum( void ) srand(unsigned)time(0); _int64 tmp = (_int64)rand()*(_int64)rand(); return tmp;unsigned _int64 DiffieHellman:GenerateRandomNumber(void) static unsigned long rnd = 0x41594c49; static unsigned long x = 0x94c49514; LFSR(x); rnd=GetRandNum()x; ROT(rnd,7); return (unsigned _int64)GetRandNum() + rnd;_int64 DiffieHellman:XpowYmodN(_int64 x, _int64 y, _int64 N) _int64 tmp = 0; if (y=1) return (x % N); if (y&1)=0) tmp = XpowYmodN(x,y/2,N); return (tmp * tmp) % N); else tmp = XpowYmodN(x,(y-1)/2,N); tmp = (tmp * tmp) % N); tmp = (tmp * x) % N); return (tmp) bool DiffieHellman:IsItPrime (_int64 n, _int64 a) _int64 d = XpowYmodN(a, n-1, n); if (d=1) return true; else return false;bool DiffieHellman:MillerRabin (_int64 n, _int64 trials) _int64 a = 0; for (_int64 i=0; itrials; i+) a = (rand() % (n-3)+2;/ gets random value in 2.n-1 if (IsItPrime (n,a)=false) return false; return true; / n probably primeunsigned _int64 DiffieHellman:GeneratePrime() unsigned _int64 tmp = 0; tmp = GenerateRandomNumber() % MAX_PRIME_NUMBER; /ensure it is an odd number if (tmp % 2)=0) tmp += 1; if (MillerRabin(tmp,5)=true) return tmp; do tmp+=2; while (MillerRabin(tmp,5)=false); return tmp;int DiffieHellman:CreatePrimeAndGenerator()/ 产生素数p，和它的本原根g unsigned _int64 q; bool f=true; while(f) p=GeneratePrime(); q=p*2+1; if(MillerRabin(q,5)=true) f=false; f=true; while(f) g=GenerateRandomNumber() % (p-2); if(XpowYmodN(g, 2, p)!=1 & XpowYmodN(g, q, p)!=1) f=false; return 0;unsigned _int64 DiffieHellman:GetPrime() return p;unsigned _int64 DiffieHellman:GetGenerator() return g;int DiffieHellman:CreatePrivateKey(int key) X=key; return 0;int DiffieHellman:CreatePublicKey() Y=XpowYmodN(g, X, p); return 0;unsigned _int64 DiffieHellman:GetPublicKey() if(Y=0) CreatePublicKey(); return Y;int DiffieHellman:GenerateKey(unsigned _int64 HisPublicKey) Key=XpowYmodN(HisPublicKey, X, p); return 0;unsigned _int64 DiffieHellman:GetKey(unsigned _int64 HisPublicKey) if(Key = 0) Key=XpowYmodN(HisPublicKey, X, p); return Key;int DiffieHellman:SetPrimeAndGenerator(unsigned _int64 Prime,unsigned _int64 Generator) p=Prime; g=Generator; return 0; (六)关键问题及解决方法（1）用Diffie-Hellm