# python-network-security

**Repository Path**: jiao001/python-network-security

## Basic Information

- **Project Name**: python-network-security
- **Description**: 网络安全编程实验（经典加密、DES、RSA、数字签名）
- **Primary Language**: Unknown
- **License**: Not specified
- **Default Branch**: master
- **Homepage**: None
- **GVP Project**: No

## Statistics

- **Stars**: 0
- **Forks**: 0
- **Created**: 2026-09-01
- **Last Updated**: 2026-09-01

## Categories & Tags

**Categories**: Uncategorized

**Tags**: None

## README

# 网络安全编程实验

本项目包含网络安全相关的编程实验，涵盖经典加密算法、DES 对称加密、RSA 非对称加密及数字签名实现。

## 项目简介

四个递进式加密实验，从经典置换密码到现代非对称加密，帮助理解密码学基本原理和安全实现方法。

## 技术栈

| 类别 | 技术/库 | 说明 |
|------|---------|------|
| 开发语言 | Python | 3.x |
| 加密库 | PyCryptodome | 现代加密算法实现 |
| 编码标准 | base64 / hashlib | 编码与哈希 |
| 数学工具 | random / math | 随机数与数学运算 |

## 实验列表

| 实验 | 文件 | 内容 |
|------|------|------|
| 实验 1 | exp1_classic.py | 经典加密算法（凯撒密码、替换密码、栅栏密码、维吉尼亚密码） |
| 实验 2 | exp2_des.py | DES 对称加密与解密（ECB/CBC 模式） |
| 实验 3 | exp3_rsa.py | RSA 非对称加密与解密（公钥加密、私钥解密） |
| 实验 4 | exp4_rsa_sign.py | RSA 数字签名与验证（私钥签名、公钥验签） |

## 环境配置

```bash
pip install pycryptodome
```

## 快速开始

```bash
# 经典加密实验
python exp1_classic.py

# DES 对称加密
python exp2_des.py

# RSA 非对称加密
python exp3_rsa.py

# RSA 数字签名
python exp4_rsa_sign.py
```

## 各实验说明

### 实验 1 - 经典加密算法

实现四种经典加密算法，理解加密基本思想：

| 算法 | 原理 | 示例 |
|------|------|------|
| 凯撒密码 | 字母位移固定位数 | A→C (位移2) |
| 单表替换密码 | 字母映射到另一个字母表 | A→K, B→D... |
| 栅栏密码 | 按行写入按列读出明文 | 明文→矩阵→密文 |
| 维吉尼亚密码 | 多表替换，密钥决定位移序列 | 密钥为单词时不同字母位移不同 |

### 实验 2 - DES 对称加密

使用 PyCryptodome 实现 DES 加解密流程：
- **密钥长度**: 8 字节（64 位，有效 56 位）
- **分组模式**: ECB（电子密码本）、CBC（密码分组链接）
- **填充方式**: PKCS7
- **应用场景**: 对称加密，加解密同一密钥

```python
from Crypto.Cipher import DES
from Crypto.Util.Padding import pad, unpad

key = b'secret12'  # 8字节密钥
cipher = DES.new(key, DES.MODE_ECB)
encrypted = cipher.encrypt(pad(b'hello world', 8))
decrypted = unpad(cipher.decrypt(encrypted), 8)
```

### 实验 3 - RSA 非对称加密

RSA 密钥生成、加密、解密完整流程：
- **密钥长度**: 2048 位（生产环境建议 4096 位）
- **公钥加密**: 用公钥加密，私钥解密
- **密钥对**: 使用 `Crypto.PublicKey.RSA` 生成

```python
from Crypto.PublicKey import RSA
from Crypto.Cipher import PKCS1_v1_5
from Crypto.Random import get_random_bytes

key = RSA.generate(2048)
cipher = PKCS1_v1_5.new(key.publickey())
encrypted = cipher.encrypt(b'secret message')
```

### 实验 4 - RSA 数字签名

基于 RSA 的身份认证实现：
- **签名流程**: 私钥生成签名 → 公钥验证签名
- **哈希算法**: SHA-256
- **应用场景**: 确保消息完整性、身份认证

```python
from Crypto.Signature import pkcs1_15
from Crypto.Hash import SHA256

hash_obj = SHA256.new(b'document content')
signer = pkcs1_15.new(key)
signature = signer.sign(hash_obj)

# 验证
verifier = pkcs1_15.new(key.publickey())
verifier.verify(hash_obj, signature)  # 不抛异常即验证通过
```

## 密码学知识要点

### 对称加密 vs 非对称加密

| 特性 | 对称加密 | 非对称加密 |
|------|----------|------------|
| 密钥 | 同一密钥加解密 | 公钥加密、私钥解密 |
| 速度 | 快（DES/AES） | 慢（RSA） |
| 密钥分发 | 困难 | 容易（公开公钥） |
| 用途 | 大量数据加密 | 密钥交换、数字签名 |

### 数字签名流程

```
发送方:  消息 → 哈希(SHA256) → 私钥加密 → 数字签名
接收方:  消息 → 哈希(SHA256)  ← 公钥解密 ← 数字签名
         比较两个哈希值是否一致
```

## 安全建议

⚠️ **本项目仅用于教学目的，生产环境请使用以下标准库**：
- 对称加密: AES-256-GCM
- 非对称加密: RSA-3072+ / ECC
- 哈希: SHA-256 / SHA-3
- 密码存储: bcrypt / Argon2