网络安全技术实验指导书

计算机科学与工程学院

（2009-2010第一学期）

指导老师：杜淑琴

实验一 数据加密技术

一、实验目的

编制基本的文本加、解密程序

二、实验内容

凯撒密码实现、维吉尼亚表加密、DES

三、实验要求

使用任意高级语言做出给文本文件加、解密的软件.

四、实验步骤:

参考教科书有关内容，掌握凯撒加密方法，自行设计密钥.编制程序。

密码术可以大致别分为两种：即换位和替代，当然也有两者结合的更复杂的方法。在换位中字母不变，位置改变；替代中字母改变，位置不变。

将替代密码用于军事用途的第一个文件记载是恺撒著的《高卢记》。恺撒描述了他如何将密信送到正处在被围困、濒临投降的西塞罗。其中罗马字母被替换成希腊字母使得敌人根本无法看懂信息。苏托尼厄斯在公元二世纪写的《恺撒传》中对恺撒用过的其中一种替代密码作了详细的描写。恺撒只是简单地把信息中的每一个字母用字母表中的该字母后的第三个字母代替。这种密码替换通常叫做凯撒移位密码，或简单的说，凯撒密码。

凯撒密码是将每一个字母向前推移K位。如K=3，则它的每一个明文字符都由其右边第三个（模26）字符代换如将字母A换作字母D，将字母B换作字母E。

如有这样一条指令： RETURN TO ROME 用恺撒密码加密后就成为： UHWXUA WR URPH

如果这份指令被敌方截获，也将不会泄密，因为字面上看不出任何意义。

这种加密方法还可以依据移位的不同产生新的变化，如将每个字母左19位，就产生这样一个明密对照表：

明:A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 密:T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S 暴力破解：

使用从1-25的密钥依次解密密文，看看得出来的结果是怎样的。 参考资料：

尽管苏托尼厄斯仅提到三个位置的恺撒移位，但显然从1到25个位置的移位我们都可以使用， 因此，为了使密码有更高的安全性，单字母替换密码就出现了。

如：

明码表 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 密码表 Q W E R T Y U

I O P A S D F G H J K L Z X C V B N M 明文 F O R E S T 密文 Y G K T L Z 只需重排密码表二十六个字母的顺序，允许密码表是明码表的任意一种重排，密钥就会增加到四千亿亿亿多种，我们就有超过4×1027种密码表。破解就变得很困难。 如何破解包括恺撒密码在内的单字母替换密码？

方法：字母频度分析 尽管我们不知道是谁发现了字母频度的差异可以用于破解密码。但是9世纪的科学家阿尔·金迪在《关于破译加密信息的手稿》对该技术做了最早的描述。“如果我们知道一条加密信息所使用的语言，那么破译这条加密信息的方法就是找出同样的语言写的一篇其他文章，大约一页纸长，然后我们计算其中每个字母的出现频率。我们将频率最高的字母标为1号，频率排第2的标为2号，第三标为3号，依次类推，直到数完样品文章中所有字母。然后我们观察需要破译的密文，同样分类出所有的字母，找出频率最高的字母，并全部用样本文章中最高频率的字母替换。第二高频的字母用样本中2号代替，第三则用3号替换，直到密文中所有字母均已被样本中的字母替换。” 以英文为例，首先我们以一篇或几篇一定长度的普通文章，建立字母表中每个字母的频度表。

在分析密文中的字母频率，将其对照即可破解。虽然设密者后来针对频率分析技术对以前的设密方法做了些改进，比如说引进空符号等，目的是为了打破正常的字母出现频率。但是小的改进已经无法掩盖单字母替换法的巨大缺陷了。到16世纪，最好的密码破译师已经能够破译当时大多数的加密信息。局限性： 短文可能严重偏离标准频率，加入文章少于100个字母，那么对它的解密就会比较困难。而且不是所有文章都适用标准频度： 1969年，法国作家乔治斯·佩雷克写了一部200页的小说《逃亡》，其中没有一个含有字母e的单词。更令人称奇的是英国小说家和拼论家吉尔伯特·阿代尔成功地将《逃亡》翻译成英文，而且其中也没有一个字母e。阿代尔将这部译著命名为《真空》。如果这本书用单密码表进行加密，那么频度分析破解它会受到很大的困难。

实验二 协议分析软件的使用

一、实验目的

学习协议分析软件wireshark的使用

二、实验内容

学习使用Wireshark抓取发送邮件的包

三、实验步骤

在一台网络计算机上安装网络协议分析软件Wireshark（即Ethereal），按照教材第7.2节的方法，捕获自己的计算机通过互联网发送电子邮件的全部数据。将捕获数据文件保存，并利用各种过滤器和统计分析工具，从捕获数据中得出以下答案：

1．自己的网络计算机的MAC地址是 2．本地网络出口网关的MAC地址是（参看教材21页例）

（因为邮件服务器与自己的网络计算机并不在同一个局域网内，因此，发送的电子邮件以太网数据帧的目的MAC地址不是邮件服务器的，而是局域网出口网关的MAC地址。）

3．自己的网络计算机的IP地址是

自己注册的电子邮件服务器的IP地址是 ，与客户机是否在同一个网段？ 答： 。

4．与邮件服务器建立TCP连接时本地主机的端口号是 1432 （客户端采用临时端口号，用于标识本次应用进程，参看教材第25页）。邮件服务器端的TCP端口号是 ，这个端口号的名字是什么？是电子邮件服务器的端口号SMTP吗？

答： 。