《网络安全》实验指导书.doc
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目录
实验一：
DES对称密码算法实验（N01） 1
实验二：
RSA非对称密码算法实验（N02） 6
实验三：
网络扫描实验（N03） 11
实验四：
网络监听实验（N04） 20
实验五：
证书服务和Web服务器证书应用实验（N05） 26
实验六：
电子邮件证书应用实验（N06） 39
实验七：
PPTPVPN配置及应用实验（N07） 43
实验八：
IPSecVPN配置及应用实验（N08） 53
1
实验一：
DES对称密码算法实验（N01）
一、实验名称和性质
所属课程
信息安全
实验名称
DES密码技术及实现
实验学时
2
实验性质
□验证√综合□设计
必做/选做
√必做□选做
二、实验目的
通过对DES算法进行分析，并使用DES算法对数据进行加密和解密，进一步理解DES的实现和加解密原理。
三、实验的软硬件环境要求
运行Windows操作系统的计算机，具有VC等C语言编译环境。
四、知识准备
1.密钥处理
从用户处获得64位密钥，其中每第8位为校验位，为使密钥有正确的奇偶校验，每个密钥要有奇数个“1”位。
具体过程如下:
（1）舍弃64位密钥中的奇偶校验位，根据下表（PC-1）进行密钥变换得到56位的密钥，在变换中，奇偶校验位已被舍弃。
PermutedChoice1（PC-1）
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4
（2）把变换后的密钥等分成两部分,前28位记为C[0],后28位记为D[0]。
（3）计算子密钥（共16个），从i=1开始。
分别对C[i-1],D[i-1]作循环左移来生成C[i],D[i]。
（共16次）。
每次循环
a）左移位数如下表所示：
循环次数
1
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左移位数
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2
2
2
2
1
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2
2
2
2
2
1
b）串联C[i],D[i]，得到一个56位数，然后对此数按下表（PC-2）作如下变换以产生48位子密钥K[i]。
PermutedChoice2（PC-2）
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c）从1.2.3.1处循环执行，计算出16个子密钥。
2．对64位数据块的处理
（1）把数据分成64位的数据块，不够64位的以补零方式填补。
（2）对数据块按下表（IP）变换。
InitialPermutation（IP）
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7
（3）将变换后的数据块等分成前后两部分，前32位记为L[0],后32位记为R[0]。
（4）用16个子密钥对数据加密，初始I=1。
a）根据下面的扩冲函数E，扩展32位的成48位
Expansion（E）
32
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1
b）用E{R[i-1]}与K[i]作异或运算。
c）把所得的48位数分成8个6位数。
1-6位为B[1]，7-12位为B[2],……43-48位为B[8]。
d）按S表变换所有的B[J]，初始J=1。
所有在S表的值都被当作4位长度处理。
i.将B[J]的第1位和第6位组合为一个2位长度的变量M，M作为在S[J]中的行号。
ii.将B[J]的第2位到第5位组合，作为一个4位长度的变量N，N作为在S[J]中的列号。
iii.用S[J][M][N]来取代B[J]。
SubstitutionBox1（S[1]）
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11
iv.从i处循环执行，直到B[8]被替代完成。
v.将B[1]到B[8]组合，按下表（P）变换，得到P。
PermutationP
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4
25
e）异或P和L[I-1]结果放在R[I]，即R[I]=PXORL[I-1]。
f）L[I]=R[I-1]
g）从a）处开始循环执行，直到K[16]被变换完成。
h）组合变换后的R[16]L[16]（注意：
R作为开始的32位），按下表（IP-1）变换得到最后的结果。
五、实验内容
分析实例代码，并对程序进行编译运行，实际演示和体验DES算法的实现过程。
六、综合性实验
1．实验要求
（1）按步骤完成任务，撰写实验报告。
（2）对给出的DES源程序进行编译运行，对输入的数据进行加密和解密。
2．实验步骤
（1）分析给出的DES源程序代码；
（2）对给出的源程序进行编译连接；
（3）运行DES程序。
图1－1DES实验结果
3．实验结果
实验二：
RSA非对称密码算法实验（N02）
一、实验名称和性质
所属课程
信息安全
实验名称
RSA密码技术及实现
实验学时
2
实验性质
□验证√综合□设计
必做/选做
√必做□选做
二、实验目的
通过分析RSA算法，并使用RSA算法及工具对数据进行加密和解密，从而理解RSA的实现和加密原理。
三、实验的软硬件环境要求
运行Windows操作系统的计算机，具有VC等C语言编译环境。
四、知识准备
1．密钥生成
（1）生成两个大的质数（素数）p和q.（质数就是只能被自己和1整除的数）。
（2）n=p*q。
（3）m=（p-1）*（q-1）。
（4）生成较小的数e,使e与m互质，即e和m的最大公约数为1。
（5）生成d,使d*e%m=1,%代表求余数。
至此公钥为e和n，私钥为d和n。
至于p,q,m马上丢弃。
2．加密过程
产生密文c的公式为:
c=p^e%n，即p的e次方除以n求余，可见加密是用公钥进行的，加密只牵涉到明文和公钥。
至此可以把密文传出去了，这样就是被截获也搞不懂原文是什么。
3．解密过程
收到密文c后产生明文（解密）p的公式为:
p=c^d%n，即c的d次方除以n求余。
可见解密只牵涉到私钥和密文。
因此从整个过程来看，只要你保管好私钥，不泄密，可以放心的把密文和公钥公开。
举个例子:
本例用较小的质数为例，以计算方便，但小质数并不安全。
（1）密钥生成:
a）p=7，q=19。
b）n=p*q=7*9=133。
c）m=（p-1）*（q-1）=（7-1）*（19-1）=108。
d）生成较小的数e，使e与108互质,2,3,4都不对,5是最小的，于是e=5。
e）生成d，使d*e%m=1，d*5%108=1，d*5除以108余数为1,...于是算出d=65。
至此公钥e=5，n=133。
私钥d=65，n=133。
密钥计算完毕。
（2）加密过程:
RSA的原则是被加密的信息应该小于p和q的较小者，所以在这个例子中，我们要指明被加密的数字要小于7。
于是我们取6为例。
加密:
c=p^e%n=6^5%133=7776%133=62,于是密文为62。
把62传出去。
（3）解密过程:
解密:
p=c^d%n=62^65%133=62*62^64%133经过好一阵子运算，余数为6。
五、实验内容
分析RSA算法源代码，理解RSA的加解密原理和过程。
六、综合性实验
1．实验要求
（1）按步骤完成实验任务，撰写实验报告。
（2）使用RSA加解密工具RSATool生成公私钥对，并对一段输入的数据进行加解密，以进一步了解RSA算法原理及应用。
2．实验步骤
（1）双击RSATool程序图标，启动RSATool程序，RSATool主窗口如下1－2图所示：
（2）确定要生成的密钥的长度Keysize，如64位，如图1－3所示。
（3）单击Start按键，生成随机数，如图1－4所示。
（4）生成随机数后，单击Generate按钮，生成密钥，如图1－5所示。
（5）单击Test按钮，打开RSA加密测试对话框，如图1－6所示。
（6）在Messagetoencrypt文本框中输入要加密的文字，如图1－7所示。
（7）单击Encrypt按钮，对所输入的文字进行加密，如图1－8所示。
（8）单击Decrypt按钮，对第（7）步的加密结果进行解密，如图1－9所示：
图1－2RSATool主窗口
图1－4生成随机数
图1－3确定要生成的密钥的长度Keysize
图1－8对所输入的文字进行加密
图1－7输入要加密的文字
图1－5生成密钥
图1－6RSA加解密测试对话框
图1－9对加密结果进行解密
实验三：
网络扫描实验（N03）
一、实验名称和性质
所属课程
信息安全
实验名称
网络扫描
实验学时
2
实验性质
□验证√综合□设计
必做/选做
√必做□选做
二、实验目的
通过实验掌握使用综合扫描及安全评估工具，进行网络系统漏洞扫描并给出安全评估报告的方法和过程，加深对各种网络和系统漏洞的理解。
掌握流光软件和MBSA的应用，并根据扫描结果撰写安全评估报告。
三、实验的软硬件环境要求
两台或更多台运行Windows2000Server操作系统的计算机，通过网络相连。
使用流光（Fluxay5）和MBSA。
四、知识准备
1．漏洞扫描技术
漏洞扫描通常是在端口扫描的基础上，对得到的信息进行相关处理，进而检测出目标系统存在的安全漏洞。
1）漏洞扫描技术的原理
漏洞扫描主要通过以下两种方法来检查目标主机是否存在漏洞：
在端口扫描后得知目标主机开启的端口以及启动的网络服务，将这些相关信息与网络漏洞扫描系统提供的漏洞库进行匹配，查看是否有满足匹配条件的漏洞存在；通过模拟黑客的攻击手法，对目标主机系统进行攻击性的安全漏洞扫描，如测试弱势口令等。
若模拟攻击成功，则表明目标主机系统存在安全漏洞。
2）漏洞扫描技术的分类和实现方法
漏洞扫描大体包括CGI漏洞扫描、POP3漏洞扫描、FTP漏洞扫描、SSH漏洞扫描、HTTP漏洞扫描等。
这些漏洞扫描基于漏洞库，将扫描结果与漏洞库相关数据匹配比较得到漏洞信息。
漏洞扫描还包括没有相应漏洞库的各种扫描，比如Unicode遍历目录漏洞探测、FTP弱势密码探测、OPENRelay邮件转发漏洞探测等，这些扫描通过使用插件（功能模块技术）进行模拟攻击，测试出目标主机的漏洞信息。
2．流光简介
流光并不是单纯的漏洞弱点扫描工具，而是一个功能强大的渗透测试工具。
凭借流光的高度综合性和灵活性，流光在渗透测试（PenetrationTest）方面表现出了独特的优势。
流光的漏洞扫描也是众多扫描中最具特色的一个，除了提供全面的扫描功能以处，利用C/S结构设计的扫描思想更是在众多复杂的应用场合脱颖而出。
流光目前的漏洞扫描包括POP3、FTP、IMAP、TELNET、MSSQL、MySQL、Web、IPC、RPC、DAEMON等。
流光的主要功能包括以下方面：
1）暴力破解：
提供POP3/FTP/IMAP/HTTP/PROXY/MSSQL/SMB/WMI的暴力破解功能。
2）网络嗅探：
利用ARP欺骗，对交换环境下的局域网内主机进行嗅探。
和流光的漏洞扫描模块一样，网络嗅探也采用了C/S结构，可以提供远程网络的嗅探功能。
3）渗透：
流光包含了SQLCMD/NTCMD/SRV/TCPRelay等辅助渗透工具。
4）字典：
可以定制各种各样的字典文件，为暴力破解提供高效可用的字典。
5）杂项工具：
流光可以提供PcAnyWhere密码文件的解码等功能。
3．MBSA
Windows系统的“漏洞”就像它的GUI（图形用户界面）一样“举世闻名”，几乎每个星期都有新的漏洞被发现。
这些漏洞常被计算机病毒和黑客们用来非法入侵计算机，进行大肆破坏。
虽然微软会及时发布修补程序，但是发布时间是随机的，而且这些漏洞会因Windows软件版本的不同而发生变化，这就使得完全修补所有漏洞成为每个Windows用户的头号难题。
解决这个难题的简单方法就是：
利用特定的软件对Windows系统进行扫描，检查是否存在漏洞，哪些方面存在漏洞？
以便及时修补。
微软开发的免费软件MBSA（MicrosoftBaselineSecurityAnalyzer，微软基准安全分析器），就能对Windows、Office、IIS、SQLServer等软件进行安全和更新扫描（如图1），扫描完成后会用“X”将存在的漏洞标示出来，并提供相应的解决方法来指导用户进行修补。
MBSA的工作原理是：
以一份包含了所有已发现的漏洞的详细信息（如：
什么软件隐含漏洞、漏洞存在的具体位置、漏洞的严重级别等）的安全漏洞清单为蓝本，全面扫描计算机，将计算机上安装的所有软件与安全漏洞清单进行对比。
如果发现某个漏洞，MBSA就会将其写入到安全报告中。
五、实验内容
1．按步骤完成实验任务，撰写实验报告。
2．查看扫描结果，了解各种漏洞的原理和可能造成的危害，根据扫描结果对漏洞进行修复，然后再次进行扫描，对比漏洞修复前后的扫描结果。
六、综合性实验
1．实验要求
安装并使用流光和MBSA对系统进行漏洞扫描，分析扫描结果，从而掌握使用工具软件进行漏洞扫描的方法和步骤，加深对网络攻击过程的理解。
最后根据扫描结果撰写安全评估报告。
2．实验步骤
（1）流光软件的安装与使用
a）双击安装程序，进入安装向导，如图2-1所示。
b）根据安装向导，进行安装。
安装完毕后，运行流光软件，进入主窗口，如图2-2所示。
流光主窗口中各部分功能如下：
l区域1：
暴力破解的设置区域，主要用于设置暴力破解和其他相关的辅助功能。
l区域2：
控制台输出，用于查看当前工作的状态，包括扫描和暴力破解。
l区域3：
扫描得到的典型漏洞列表，在这个列表中大多数情况都可以直接单击，对漏洞加以进一步的验证。
l区域4：
扫描或暴力破解成功的用户帐号。
l区域5：
扫描和暴力破解时的速度控制（通过设置TCP的超时间来实现）。
l区域6：
扫描和暴力破解时的状态显示，包括并发的线程数目和扫描速度等。
l区域7：
中止按钮，可以中止暴力破解和扫描（IPC的暴力破解除外）。
图2-1进入流光安装向导
图2-2流光主窗口
l区域8：
扫描结果查询。
c）选择“文件→高级扫描向导”命令进行漏洞扫描及帐户和口令破解。
d）进入“设置”对话框，在这里可以进行扫描地址范围、目标系统、检测项目的选择设置，如图2-3所示。
此项设置也可通过“探测→高级扫描工具”命令进行设置。
图2-3扫描地址、目标及项目设置
e）单击“下一步”按钮，分别对所选检测项目进行设置。
图2-4高级扫描设置
f）上述设置也可以通过“探测→高级扫描工具”命令进行设置，如图2-4所示。
图2-5选择扫描引擎
g）设置完成后弹出“选择流光主机”对话框，如图2-5所示。
流光的扫描引擎可以安装在不同的主机上（包括本地主机）。
h）在没有安装其他引擎情况下，默认选择本地主机，单击“开始”按钮开始扫描，窗口右侧及下侧将滚动显示扫描结果，同时，在窗口底端则显示破解用户的帐户与密码，如图2-6所示。
图2-8扫描报告之一
图2-7询问用户是否查看扫描报告
图2-6扫描结果
i）扫描结束后，询问用户是否查看扫描报告，如图2-7所示。
扫描报告如图2-8、图2-9所示。
图2-9扫描报告之二
（2）MBAS软件的安装与使用
MBSA只能在Windows2000/XP/2003系统上运行。
在微软的官方网站上可以下载到最新版的MBSA，而且只要按照“安装向导”的提示操作即可完成安装过程。
安装完成后，依次单击“开始→程序→MicrosoftBaselineSecurityAnalyzer1.2.1”程序项（或双击“桌面”上的“MicrosoftBaselineSecurityAnalyzer1.2.1”快捷图标），就可弹出MBSA的主窗口。
对一台计算机进行扫描是MBSA的基本功能，具体的操作步骤如下：
第一步：
单击MBSA主窗口中的“Scanacomputer”（或“Pickacomputertoscan”）菜单，将弹出“Pickacomputertoscan”对话框，如图2-10所示。
图2-10MBSA主窗口中的“Scanacomputer”
要想让MBSA成功扫描计算机，需在此对话框中进行正确地参数设置。
（1）设定要扫描的对象
告诉MBSA要扫描的计算机是扫描成功的基础。
MBSA提供两种方法：
方法1：
在“Computername”文本框中输入计算机名称，格式为“工作组名\计算机名”。
默认情况下，MBSA会显示运行MBSA的计算机的名称，“WORKGROUP”是运行MBSA的计算机所属的工作组名称，“JXNO”是计算机名称。
方法2：
在“IPaddress”文本框中输入计算机的IP地址。
在此文本框中允许输入在同一个网段中的任意IP地址，但不能输入跨网段的IP，否则会提示“Computernotfound.”（计算机没有找到）的信息。
（2）设定安全报告的名称格式
每次扫描成功后，MBSA会将扫描结果以“安全报告”的形式自动地保存起来。
MBSA允许用户自行定义安全报告的文件名格式，
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