20151910042-刘鹏-IT实验11-公钥密码实验1

在IT实验11中，刘鹏同学进行了公钥密码实验，这是信息论基础课程的一部分，旨在深入理解公钥密码体制的原理和应用。实验主要涵盖了RSA、Elgamal以及Rabin（选做）三种公钥密码体制，并涉及了椭圆曲线密码体制（同样为选做）。以下是关于这些知识点的详细说明： 1. **RSA体制**：RSA是一种非对称加密算法，由Ron Rivest、Adi Shamir和Leonard Adleman在1977年提出。它的安全性基于大整数因子分解的困难性。RSA的工作原理包括两个密钥：公钥用于加密，私钥用于解密。实验中，学生需要实现RSA算法，并通过选取一段明文来计算其熵，然后用RSA加密并计算密文熵，比较两者的差异。 2. **Elgamal体制**：Elgamal密码体制是1984年由Taher Elgamal提出的另一种非对称加密方法，它基于离散对数问题的难度。Elgamal加密过程包括选择一个随机数，利用公钥进行操作，产生密文。实验中，学生需要分析改变明文1bit时密文的变化，以及改变密钥1bit时的影响，以此理解Elgamal的安全性和敏感性。 3. **Rabin体制**：Rabin密码体制是基于平方剩余问题的一种公钥密码系统，由Michael O. Rabin在1979年提出。它与RSA类似，但更简单且更安全，但解密过程可能会导致两个可能的明文。实验中，学生需要实现Rabin体制并进行类似RSA和Elgamal的分析。 4. **熵（Entropy）**：熵在信息论中代表信息的不确定性或信息量。对于明文，熵反映了信息的随机性。当明文被加密后，如果密文熵显著高于明文熵，那么说明加密效果良好，因为密文看起来更随机，更难以破解。 5. **实验分析**：通过改变明文或密文的1bit，观察到的密文或解密后明文的变化，可以研究密码系统的抗篡改能力。如果改变1bit导致密文或明文有显著变化，这表明系统具有良好的抗差分攻击能力，因为小的输入变化不应导致明显的输出变化。 实验平台选择了Windows 10和Python 3.6.0的集成开发环境Wing IDE Professional，这表明实验是通过编程实现的，Python因其易读性和丰富的加密库而成为进行此类实验的理想选择。 实验记录与结果分析部分，刘鹏同学应该记录了每个步骤的详细操作、观察到的现象以及对这些现象背后数学原理的理解。此外，他还可能对比了不同密码体制在安全性、效率和实现复杂性上的优缺点。 教材翻译和实验体会部分，刘鹏可能翻译了相关资料，深化了对理论的理解，同时通过亲自动手实践，对密码学有了更深的感悟和实践经验。 参考文献列举了数据结构和算法的经典书籍，这些资源对于理解密码学的基础和背后的计算理论至关重要。通过学习和实践，学生可以更好地掌握信息安全的核心概念和工具。