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1、计算机信息安全技术作业习题习题11 .对计算机信息系统安全构成威胁的主要因素有哪些？2 .从技术角度分析引起计算机信息系统安全问题的根本原因是什么?3 .计算机信息安全研究的主要内容有哪些？4 .什么是 TEMPEST技术？5 .什么是信息的完整性、可用性、保密性？6 .安全体系结构ISO7498-2标准包括哪些内容？7 .计算机系统的安全策略内容有哪些？8 .在计算机安全系统中人、制度和技术的关系如何？9 .什么是计算机系统的可靠性？计算机可靠性包含哪些内容？10 .提高计算机系统的可靠性可以采取哪两项措施？11 .容错系统工作过程包括哪些部分？每个部分是如何工作的？12 .容错设计技术有哪
2、些？13 .故障恢复策略有哪两种？14 .什么是恢复块方法、N-版本程序设计和防卫式程序设计？习题21 .请说明研究密码学的意义以及密码学研究的内容。2 .古典代替密码体制和换位密码体制有什么特点？3 .请比较代替密码中移位密码、单表替代密码和多表替代密码哪种方法安全 性好，为什么？4.凯撒密码是一种单表代替密码，它的加密方法就是把明文中所有字母都用 它右面的第k个字母代替，并认为z后面又是a。加密函数可以表示为：f ( a ) = (a + k ) Mod n其中f ( a )表示密文字母在字母表中的位置，a表示明文字母在字母表中的位置，k是密钥，n为字母表中的字符个数。设有明文securi
3、ty,密钥k=3,密钥字母表如表2.14所示，其中字母表示明文 或密文字符集，数字表示字母在密钥字母表中的位置。表2.14 密钥字母表C1 t)(;(1 (2 fg njklmnoPqrstuvwxy)11 16 ：N0 91112131415161718191 02122232425z2(1)请写出加密后的密文（ 2）请写出该凯撒密码的解密函数。（ 3）请用高级语言编写通用凯撒密码的加密/ 解密程序。5已知仿射密码的加密函数可以表示为：f （ a） = （ aK 1+ K 0 ） mod 26并知道明文字母e、h对应密文字母是f, w,请计算密钥Ki和K0来破译此密码（答案 K1=23， K
4、 0=17 ，还有其它解）。6.设英文字母a, b, c,，分别编号为 0, 1, 2,，25,仿射密码加密 变换为c = （ 3m + 5） mod 26其中 m 表示明文编号， c 表示密文编号。（ 1）试对明文security 进行加密。（ 2）写出该仿射密码的解密函数。（ 3） 试对密文进行解密。7.Vigenere密码是法国密码学家 Blaise de Vigenere发明的。设密钥K=kik2k3 kn,明文P=pip2P3pm,当密钥长度n比明文长度 m短时，密钥可以周期性地重 复使用。那么加密函数可以表示为：f （pi ）= （ pi + ki ） mod n其中 f （ pi
5、 ）表示密文字母在字母表中的位置，pi 表示明文字母在字母表中的位置，ki表示密钥字母在字母表中的位置，i = 1, 2,，n0设有明文 P=security ，密钥 K=dog 。（ 1）请写出加密后的密文。（ 2）请写出该Vigenere 密码的解密函数。（ 3）请用高级语言编写通用Vigenere 密码的加密/解密程序。（ 写出 DES 算法步骤。9 .在DES算法中，S2盒的输入为101101,求S2盒的输出。10 仔细观察DES 的初始置换表，找出规律，并用数学表达式表示。11 设有初始密钥的十六进制形式为： de 2c 3e 54 a0 9b 02，请写出经过DES的密钥置换后的密
6、钥。12 DES 加密过程与解密过程有什么区别？13 AES 与 DES 相比较有哪些特点？14 .计算： （1） 0111 0011 1010 10112 2） 0111 0011 1010 101115已知：a（x）= 03x 3+01x 2+01x+02b （ x） = 0bx 3+0dx 2+09x+0e ，计算： d（ x ） = a（ x ） b （ x ）16 解释 AES 算法中的数据块长Nb 、密钥长 Nk 、变换轮数Nr 、状态state、圈密钥和扩展密钥的含义。17 分别画出 AES 加密和解密过程的流程图。18 .已知二进制数 b= （0110 0001）计算b的AES
7、的S盒变换。19 设有 AES 的状态矩阵如下3 1c 3e b0I 2004159I 0eI 07107188fd a644a5 a 60试分别对状态矩阵进行移位变换ShiftRows和列混合变换 MixColumns ,要求写出具体过程。20 .设有 AES 的圈密钥 k = 2b 28 ab 09 7e ae f7 cf 15 d2 15 4f 10 a6 78 3c,试 对习题19中状态矩阵进行圈密钥加法变换AddRoundKey。21 .画出AES的扩展密钥生成流程图。22 .写出 AES扩展密钥程序涉及三个RotWord ()、SubWord ()和 Rcon口模块的工作方式。23
8、 .试对习题19中AES状态矩阵进行逆行移位变换 InvShiftRows和逆列混 合变换 InvMixColumns 。24 . AES加密和解密时使用圈密钥有什么区别？25 .对称加密体制与公开密钥加密体制有什么特点？26 .编写程序，找出1,，10000之间的所有素数。27 .利用Euclidean算法计算出如下面的乘逆：(1) 28-1 mod 75(2) 19-1 mod 2728 .请用平方-乘算法计算：(1) 3460 mod 51(2) 34589 mod 10129 .编写计算乘逆和平方-乘算法程序，并验证习题 27、28计算结果。30 .画出RSA算法流程图。31 .使用R
9、SA算法时选择有关参数应注意哪些问题？32 .在一个使用RSA的公开密钥系统中，如果攻击者截获了公开密钥pk=5,公开模数r=35,密文c=10,明文是什么？33 .在一个使用RSA的公开密钥系统中，假设用户的私人密钥被泄露了，他 还使用原来的模数，重新产生一对密钥，这样做安全吗？34 . NTRU算法密钥是如何产生的？35 .写出NTRU算法加密与解密方程。36 .构造一个 NTRU (N, p, q) = (13, 41, 3)的加密体制。37 .设有两个多项式环a (x) = x7 + x6 + x5 + x4 + 1b (x) = x7 + x6 + x2 + xN = 8计算 d (
10、x) = a (x) b (x)38 .设有多项式环 a (x) = 3x7 +6 x6 +9 x5 + 4x4 + 7计算 ( 1 ) d ( x) = a( x) mod 3( 2 ) d ( x) = a( x) mod x4 - 139什么是信息隐藏术？什么是数字水印？40画出数字水印的通用模型？41 数字水印有哪些主要特性？42典型数字水印算法有哪些？题31什么是数字签名？在网络通信中数字签名能够解决哪些问题？2写出基于公开密钥的数字签名方案。3写出DSA 算法过程。4.设 p=3011, q=301,给出 DSS 签名方案。如果这 H (m) =m, g=114, x=68, k=
11、71 ，对信息 m=2310 签名，并验证(答案: r=216， s=2) 。答：r= (gkmod p) mod q = (11471 mod 3011) mod 301 = 216s= (k 1 (H (m) + xr) mod q = (71 1* (2310 + 68*216) mod 301=2所以，签名为( 216， 2 )签名验证：w = s 1 mod q = 2 1 mod 301 = 151W= H (m) w mod q = 2310* 151 mod 301 = 252U2 = rw mod q = 216* 151 mod 301 = 108y = g x mod p
12、 = 11668 mod 3011= 1993v = (gu1yu2mod p) mod q= (114252*1993108 mod 3011) mod 301 = 216 = rv = r,则可以确认(r, s)是对信息m的有效签名。注：计算s 1 mod q等价计算s x三1 mod q中的x,即求s的乘逆。5 .在DSA算法中，请证明：如果(r, s)是Alice对信息m的签名，则一定 有 gu1yu2mod p) mod q = r。答：因为 s= (k 1 (H (m) + xr) mod q所以 ks= (H (m) + xr) mod qv = (gu1yu2mod p) mo
13、d q=( g u1 g xu2 mod p) mod q=(gH(m)w mod q gxrw mod q mod p) mod q=( g(H(m) +xr)w mod q mod p) mod q= (gksw mod p) mod q =( gk mod p) mod q = r注 sw = ss-1 = 16 DSA 算法指出如果签名过程导致s = 0 时，就应该选择一个新的 k 值，并重新计算签名，为什么？如果k 值被泄露，将会发生什么情况？7安全的散列函数有哪些特征？8.在MD5算法中，当输入信息为1048bit长，最后6个字符是ABCABC时，如何进行数据分组与填充？9在 MD
14、5 的第二轮运算中 GG （ d, a, b, c, M6, 9, 0xc040b340 ）表示何种运 算。10 画出MD5 算法流程图。11 分析SHA 安全散列算法过程。12 比较在MD5 中四个初始变量A 、 B 、 C、 D 的值（小数在前的存储方式）与 SHA-1 中五个初始变量A 、 B 、 C、 D 、 E 的值（大数在前的存储方式）的关系。13 什么是PGP 加密软件？14 Kerberos 身份验证系统由哪几部分组成？写出 Kerberos 鉴别协议步骤。15 什么是公开密钥基础设施PKI ？ PKI 由哪几部分基本组成？16 什么是数字证书？X.509 数字证书包含哪些内容？17 对PKI 的性能有哪些要求？18 请解释X.509 、 PKCS 、 OCSP、 LDAP 、 PKIX 含义。19 你是如何为自己的存折选密码的？为什么？20我们在选用密码时，应该注意哪些问题？21 编写程序，实现如下功能：（ 1）当用户输入错误口令次数超过5 次时，关闭程序。（ 2）限制用户使用弱口令，如11111、 12345 等。（ 3）口令每使用一个星期后，要求更换口令。（ 4）限制用户不能循环使用旧口令。22生物特征识别技术的基本原理是什么？23一个生物识别系统包括哪些内容？24指纹的总体特征和局部特征有哪些？指纹采
