南昌大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告參考模板

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告題 目： 基于RSA算法的加解密程序的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn) 學(xué) 院： 信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 計(jì)算機(jī)應(yīng)用 班 級(jí)： 072班 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 林振榮 填表日期： 2011 年 2 月 28 日一、 選題的依據(jù)及意義：RSA公鑰加密算法是第一個(gè)既能用于數(shù)據(jù)加密也能用于數(shù)字簽名的算法。它易于理解操作，也十分流行。算法的名字以發(fā)明者的姓氏首字母命名：Ron Rivest,Adi Shamir和Leonard Adleman。雖然自1978年提出以來(lái)，RSA的安全性一直未能得到理論上的證明，但它經(jīng)歷了各種攻擊，至今未被完全攻破。隨著越來(lái)越多的商業(yè)應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)化工作，RSA已

2、經(jīng)成為最具代表性的公鑰加密技術(shù)。VISA、MasterCard、IBM、Microsoft等公司協(xié)力指定的安全電子交易標(biāo)準(zhǔn)(Secure Electronic Transactions.SET)就采用了標(biāo)準(zhǔn)RSA算法，這使得RSA在我們的生活中幾乎無(wú)處不在。網(wǎng)上交易加密連接、網(wǎng)上銀行身份驗(yàn)證、各種信用卡使用的數(shù)字證書、智能移動(dòng)電話和存儲(chǔ)卡的驗(yàn)證功能芯片等，大多數(shù)使用RSA技術(shù)。當(dāng)今公鑰加密更廣泛應(yīng)用于互聯(lián)網(wǎng)身份認(rèn)證，本課題將公鑰加密算法RSA應(yīng)用于小型文件加密。將任意文件加密成文本的解決方案，使其使用更加靈活。整個(gè)工程的分層設(shè)計(jì)，給引用移植和后續(xù)開發(fā)帶來(lái)便利。二、 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)（含

3、文獻(xiàn)綜述）：密碼學(xué)以研究秘密通信為目的,研究對(duì)傳輸信息采取何種的變換,以防止第三者對(duì)信息的截取。在密碼學(xué)中,需要變換的原消息稱為明文消息。明文經(jīng)過(guò)變換成為另一種隱蔽的形式,稱為密文消息。完成變換的過(guò)程稱作加密,其逆過(guò)程(即由密文恢復(fù)出明文的過(guò)程)稱作解密。對(duì)明文進(jìn)行加密時(shí)所采取的一組規(guī)則稱作加密算法。加密和解密操作通常在密鑰的控制下進(jìn)行,并有加密密鑰和解密密鑰之分。因?yàn)閿?shù)據(jù)以密文的形式存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)文件中,或在數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳輸,因此數(shù)據(jù)被未授權(quán)者非法竊取,或因系統(tǒng)故障和操作人員誤操作而造成數(shù)據(jù)泄漏,未授權(quán)者也不能理解它的真正含義,從而達(dá)到數(shù)據(jù)保密的目的。同樣,未授權(quán)者也不能偽造合理的密文,因而不

4、能篡改數(shù)據(jù),從而達(dá)到數(shù)據(jù)真實(shí)性的目的。密碼技術(shù)是對(duì)信息進(jìn)行重新編碼, 從而達(dá)到隱藏信息內(nèi)容, 使非法用戶無(wú)法獲取信息真實(shí)內(nèi)容的一種手段。在單鑰密碼體制中,加密和解密所用的密鑰是相同的或者相近的,即由加密密鑰很容易得出解密密鑰。在一個(gè)密碼系統(tǒng)中,不能假定加密算法和解密算法是保密的,因此,密鑰必須保密。然而發(fā)送信息的通道往往是不可靠或者不安全的,所以,在對(duì)稱密碼體系中,必須用不同于發(fā)送信息的另外一個(gè)安全信道來(lái)發(fā)送密鑰,但這個(gè)安全信道不一定真的安全。為此,人們希望使用一種不需要傳遞解密密鑰的密碼體制公開密鑰密碼體制。 Whitfield Diffie和Martin Hellman在密碼學(xué)的新方向一文

5、中包含了設(shè)計(jì)一個(gè)具有公鑰私鑰對(duì)系統(tǒng)的協(xié)議的詳細(xì)信息，隨后這一算法以兩位作者的姓名命名，即Diffie-Hellman 算法，它被稱為公鑰系統(tǒng)的基礎(chǔ)。公鑰密碼的新概念開創(chuàng)了現(xiàn)代密碼學(xué)的新領(lǐng)域。這一領(lǐng)域雖然只有短短的二十幾年時(shí)間,但投入研究人員之多,他們來(lái)自學(xué)科之廣,發(fā)表的論文之眾是其它任何一門學(xué)科所不能比的，所以很快便獲得了一整套很系統(tǒng)的成果。1.傳統(tǒng)密碼在密鑰分配與管理上是極困難的。在任何密文未發(fā)送之前,A方和B方必須利用安全信道時(shí)行密鑰K的預(yù)先通信,在實(shí)際應(yīng)用中,這可能是非常困難的。因此,Diffie和Hellman提出了公鑰密碼體制的思想。2.在商業(yè)上有時(shí)不可能做得到通信雙方事先預(yù)約使用相

6、同密鑰。公鑰密碼體制將加密密鑰與解密密鑰分開,并將加密密鑰公開,解密密鑰保密。這樣,每個(gè)用戶擁有兩個(gè)密鑰:公開鑰和秘密鑰,并且所有公開鑰均被記錄在類似電話簿的密碼本中。這種密碼體制的安全性是從已知的公開鑰、加密算法與在信道上截獲的密文不能求出明文或秘密鑰。公鑰體制的基礎(chǔ)是陷門(單向函數(shù)) , 即某種實(shí)際處理過(guò)程的不可逆性。目前的公鑰思想基于兩種:一是依賴于大數(shù)的因數(shù)分解的困難性;二是依賴于求模離散對(duì)數(shù)的困難性。公開密鑰密碼體制開辟了密碼學(xué)研究的新方向,此后,人們基于背包問(wèn)題、因子分解問(wèn)題和離散對(duì)數(shù)問(wèn)題等數(shù)學(xué)難題提出了大量的公鑰密碼體制算法。在受Diffie-Hellman 算法思想啟發(fā)之后，美

7、國(guó)麻省理工學(xué)院的三個(gè)研究人員：Ronald Rivest,Adi Sharmir 和Leonard Adleman聯(lián)合提出一種基于數(shù)論中歐拉定理的公鑰密碼系統(tǒng),簡(jiǎn)稱RSA公鑰系統(tǒng)，并于1983 年在美國(guó)獲得專利。RSA 公鑰密碼算法是迄今為止在理論上最為成熟、完善的公鑰密碼體制。 從提出到現(xiàn)在已經(jīng)歷了各種攻擊的考驗(yàn)，逐漸為人們接受，普遍認(rèn)為是目前最優(yōu)秀的公鑰方案之一。它是第一個(gè)既能用于數(shù)據(jù)加密也能用于數(shù)字簽名和密鑰分配與管理的算法。它易于理解和操作，也很流行。因?yàn)樗瓤捎糜诩用?又可用于簽名,并為用戶的公開密鑰簽發(fā)公鑰證書、發(fā)放證書、管理證書等,提高了服務(wù)質(zhì)量，所以, RSA 公開密鑰密碼在當(dāng)

8、今的信息交換過(guò)程中已得到廣泛的應(yīng)用和實(shí)踐，RSA 公鑰密碼體制在世界許多地方已經(jīng)成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。該算法的加密密鑰和加密算法分開,使得密鑰分配更為方便。而且它特別符合計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。對(duì)于網(wǎng)上的大量用戶,可以將加密密鑰用電話簿的方式印出。如果某用戶想與另一用戶進(jìn)行保密通信,只需從公鑰簿上查出對(duì)方的加密密鑰,用它對(duì)所傳送的信息加密發(fā)出即可。對(duì)方收到信息后,用僅為自己所知的解密密鑰將信息解密,了解明文的內(nèi)容。由此可看出,RSA 算法解決了大量網(wǎng)絡(luò)用戶密鑰管理的難題,這是公鑰密碼系統(tǒng)相對(duì)于對(duì)稱密碼系統(tǒng)最突出的優(yōu)點(diǎn)。RSA 是一個(gè)基于數(shù)論的非對(duì)稱密碼體制,是一種分組密碼體制，是一種基于因子分解的指數(shù)函數(shù)

9、作為單向陷門函數(shù)的公鑰體制算法。它基礎(chǔ)是數(shù)論的歐拉定理,素?cái)?shù)檢測(cè),它的安全性是基于大數(shù)分解,后者在數(shù)學(xué)上是一個(gè)困難問(wèn)題。 RSA算法是第一個(gè)完善并且簡(jiǎn)單實(shí)用的公鑰密碼體制算法。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)RSA密碼算法提出了多種攻擊方法,例如Pollard p21方法、二次篩法、橢圓曲線算法和數(shù)域篩法等。RSA 的安全性基于復(fù)雜性理論中的計(jì)算安全性, 依賴于大整數(shù)分解這一NP 難題?？煽啃耘c所用密鑰的長(zhǎng)度有很大關(guān)系, 假如有人找到一種很快的分解因子的算法, 即從一個(gè)公鑰中通過(guò)因數(shù)分解得到私鑰, 那么用RSA 加密的信息的可靠性肯定會(huì)極度下降。但由于其工作量巨大,按目前計(jì)算機(jī)的處理能力是不可能實(shí)現(xiàn)的。實(shí)

10、踐證明,在當(dāng)前的技術(shù)和方法下,密鑰不小于1 024 bit的RSA算法仍然是安全的。這充分說(shuō)明RSA 系統(tǒng)具有良好的保密性能。因此,盡管先后出現(xiàn)了很多新的公鑰體制算法,但RSA仍然在不同應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)了重要的位置。隨著計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的提高以及因子分解算法的突破, RSA 的密鑰長(zhǎng)度將越來(lái)越大, 其軟硬件實(shí)現(xiàn)速度將成為制約其使用的重要因素。為了提高RSA密碼算法的軟硬件實(shí)現(xiàn)速度,人們提出了許多可行的方法,例如旨在快速產(chǎn)生大素?cái)?shù)的Monte Carlo概率算法,加速模冪運(yùn)算的M-ary法、Yacobi法、加法鏈法和向量加法鏈法,以及利用孫子定理(CRT)改進(jìn)RSA的解密運(yùn)算等。近年來(lái), 橢圓曲線密碼

11、體制(ECC)得到廣為關(guān)注, 與同等保密強(qiáng)度的RSA 相比, ECC 的密鑰長(zhǎng)度更小, 密鑰生成及加解密速度更快, 且同樣具有RSA 數(shù)字簽名的優(yōu)點(diǎn)。因此對(duì)RSA 構(gòu)成了極大挑戰(zhàn)。無(wú)論針對(duì)哪種體制, 尋找更為高效的大數(shù)運(yùn)算算法始終是一個(gè)長(zhǎng)久的話題。三、 本課題研究?jī)?nèi)容和方案本課題致力于RSA算法的理論研究、RSA算法的改進(jìn)以及基于RSA算法的加密、解密軟件的實(shí)現(xiàn)。本課題將公鑰加密算法RSA應(yīng)用于小型文件加密，將任意文件加密成文本的解決方案，使其使用更加靈活。整個(gè)工程的分層設(shè)計(jì)，給引用移植和后續(xù)開發(fā)帶來(lái)便利。整個(gè)工程采用分層設(shè)計(jì)。核心的RSA算法由C+類庫(kù)實(shí)現(xiàn)，針對(duì)用戶所在的操作系統(tǒng)封裝成本地化

12、組件。其他各功能如文件操作、數(shù)據(jù)編碼轉(zhuǎn)換和圖形界面等，由托管代碼借助虛擬機(jī)平臺(tái)標(biāo)準(zhǔn)庫(kù)的功能快速開發(fā)實(shí)現(xiàn)（本文針對(duì)選用.Net上的C#論述，調(diào)用本地組件，設(shè)計(jì)模式上是完全類似的）。這種開發(fā)方式，核心功能集中在最底層，在不斷的封裝中針對(duì)具體環(huán)境對(duì)組件功能不斷擴(kuò)充，任意一個(gè)層面的封裝都可以被直接應(yīng)用到其它項(xiàng)目，比如在Web使用以前為某窗體程序?qū)懙慕M件、給嵌入式設(shè)備交叉編譯算法庫(kù)等。但是每一層都需要依賴底層的所有組件。綜上所述，設(shè)計(jì)方案上層使用C#，底層算法使用C+，可以由一個(gè)Visual Studio解決方案管理，給調(diào)試帶來(lái)極大的方便。整個(gè)工程分四層，實(shí)現(xiàn)RSA加密算法的C+核心類庫(kù)、封裝C+核心類庫(kù)的DLL組件、引用DLL的.Net類、實(shí)現(xiàn)文件操作功能的.Net窗體應(yīng)用程序。四、 本課題的研究進(jìn)度：進(jìn)度計(jì)劃表如下表2所示：序號(hào)各階段工作內(nèi)容起訖日期備注1選題并查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，完成開題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述；翻譯與論文題目相關(guān)的英文資料第14周2開發(fā)工具的選擇和熟悉、系統(tǒng)調(diào)研和開發(fā)平臺(tái)的構(gòu)建等第57周3系統(tǒng)設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)、測(cè)試與迭代完善第813周4論文撰寫、修改與定稿；第1416周5整理并提交畢業(yè)