计算机信息安全技术作业习题
习题1
1．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 2
1．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security，密钥k=3，密钥字母表如表所示，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。
表密钥字母表 abcdef ghi j k l mn o p q r s t u v wx y z
11111111112222201234567890 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 （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） = （ aK1+ K0） 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K1和K0来破译此密码（答案K1=23，K0=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=k1k2k3…kn，明文P=p1p2p3…pm，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
2
其中f （pi ）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，…，n。
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。 8．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 1011 （2）0111 0011·1010 1011
15．已知： a（x） = {03}x3+{01}x2+{01}x+{02} b（x） = {0b}x3+{0d}x2+{09}x+{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的S盒变换。 19．设有AES的状态矩阵如下 3e 1b C0 32 09 78 00 0f 4e 7d 50 8a 65 4a 46 a0 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[]模块的工作方式。
23．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 27 28．请用平方-乘算法计算： （1） 3460 mod 51 （2） 34589 mod 101
29．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RSA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 + 1 b（x） = x7 + x6 + x2 + x N = 8
计算 d（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 - 1 39．什么是信息隐藏术？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？ 习 题 3
1．什么是数字签名？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=71，对信息m=2310签名，并验证（答案: r=216，s=2）。
答：r＝（gmod p）mod q =（11471 mod 3011）mod 301 = 216 s＝（k（H（m）+ xr））mod q = （71 所以，签名为（216，2） 签名验证：w ＝ s
?1?1?1k*（2310 + 68*216））mod 301=2
mod q = 2
?1mod 301 = 151
u1＝ H（m）w mod q = 2310* 151 mod 301 = 252 u2＝ rw mod q = 216* 151 mod 301 = 108 y＝gmod p = 11668 mod 3011= 1993
v =（g1y2mod p） mod q
=（114252*1993108 mod 3011）mod 301 = 216 = r
v = r，则可以确认（r，s）是对信息m的有效签名。 注：计算sr。
答：因为 s＝（k（H（m）+ xr））mod q 所以ks＝（H（m）+ xr）mod q v =（g1y
uu2?1?1uuxmod q 等价计算 s·x ≡ 1 mod q 中的x，即求s的乘逆。
uu25．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 g1ymod p） mod q ＝
mod p） mod q
uxu =（g1g2mod 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 = 1
6． 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MD5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？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、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？指纹采集常用的设备有哪些？ 25．虹膜的生物特征识别技术的基本依据是什么？ 26．你还知道哪些生物识别方法？
27．智能卡是由哪几部分组成的？有什么特点？ 习 题 4
1．简述计算机病毒的定义和特征。 2．产生病毒的根本原因是什么？ 3．计算机病毒的传播途径有哪些？ 4．你知道计算机病毒有哪几种类型？ 5． 计算机感染病毒后会有哪些表现？ 6． 简述计算机病毒程序的一般构成。 7． 计算机病毒制作技术有哪些？
8． 目前使用的反计算机病毒技术有哪些？ 9． 蠕虫病毒的主要特性有哪些？
10．什么是特洛伊木马？黑客程序一般由哪几个部分组成？ 11．黑客如何利用特洛伊木马程序窥测他人的计算机工作？ 12．你知道哪些黑客程序自启动的方法？
13．你在生活中遇到哪些计算机病毒或木马，是如何处理的？
14．已知CIH病毒特征码是“87 d5 ee c3 3a 66 27 53”，用病毒特征码法编写程序检查系统中是否含有CIH病毒。
15．编写一病毒演示程序，使该程序实现自动执行、自动传染和删除指定文件的功能。 16．编写一黑客演示程序，使该程序能够浏览对方计算机中文件目录和文件名。 17．经过技术分析，对病毒“震荡波”E （）手工杀毒方法是： （1）若系统为WinXP，则先关闭系统还原功能； （2）使用进程序管理器结束病毒进程。
单击任务栏→“任务管理器”→“Windows任务管理器”窗口→“进程”标签，→在列表栏内找到病毒进程“”或任何前面是4到5个数字后面紧接着（如）的进程，→“结束进程按钮”，→“是” →结束病毒进程→关闭“Windows任务管理器”。
（3）查找并删除病毒程序
通过“我的电脑”或“资源管理器”进入系统目录（Winnt或windows），找到文件，将它删除，然后进入系统目录（Winnt\\system32或windows\\system32），找到文件“”， 将它们删除；
（4）清除病毒在注册表里添加的项
打开注册表编辑器: 点击“开始”→“运行”→输入Regedit→按Enter键，在左边的面板中, 双击（按箭头顺序查找，找到后双击）：HKEY_CURRENT_USER\\SOFTWARE\\Microsoft\\Windows\\CurrentVersion\\Run，在右边的面板中, 找到并删除如下项目：“”，关闭注册表编辑器。
试编写专杀“震荡波”E程序。
18．利用VbScript或其他脚本语言，编写一程序实现浏览网页时，将一指定程序下载到C盘的Windows目录中。
19．分析下面的代码，程序运行结果将如何？
点击可进入你需要的网站 习 题 5
1．查阅有关资料，了解目前操作系统和网络协议中还存在哪些漏洞。
2．什么是目标探测？目标探测的方法有哪些？
3．从整个信息安全角度来看的话，目前扫描器有哪几种类型？ 4．请写出你所知道的常见扫描器软件名称。 5．写出FTP端口扫描步骤。 6．如何防止端口扫描？
7．网络监听的原理是什么？
8．如何检测网络监听？如何防范网络监听？
9．Sniffer工作原理是什么？什么是“混杂”模式？ 10．如何防范Sniffer？
11．缓冲区溢出原理是什么？请举例说明。 12．缓冲区溢出攻击方法有哪些？ 13．如何防范缓冲区溢出？
14．指出下面程序段存在的问题，并修改它。 char str[10]
char bigstr[100]; …
while （scanf（“%.100s”,bigstr）!=NULL） {
bigstr[99]=’\\0’;
strcpy（str, bigstr, sizeof（str））; … }
15．下面程序是一个缓冲溢出演示程序，编译和执行该程序，逐渐增加输入字符个数，分析程序执行结果。如何执行hacker函数？
void function（const char *input） {
char buffer [5];
printf（\）; strcpy（buffer,input）; printf（\）;
printf（\）; }
void hacker（void） {
printf（\）; }
int main（int argc,char *argv[]） {
printf（\）; printf（\）; function（argv[1]）; return 0; }
提示：
（1）在Visual C++环境下，由于debug模式包含了对栈问题进行检测操作，因此需要在release模式下编译和运行。
（2）根据屏幕显示结果找到EBP和RET的地址。
（3）为了能使程序执行hacker函数，可编写一段名为的Perl脚本， $arg =”aaaaaaaaa…”.” hacker函数地址”; $cmd=”该程序文件名”，$arg; system（$cmd）; [C:\\ 该程序文件名
程序就可能会执行hacker函数（取决于使用的编译器）。 16．什么是拒绝服务DoS攻击？什么是分布式拒绝服务DDoS 17．写出DDoS攻击的步骤。 18．如何防范DDoS攻击？