数据加密技术实验报告

数据加密技术的实验报告

摘要

本文描述了数据加密技术的实验和测试结果。在这个实验中，我们使用了两种常见的加密方法来加密数据，分别是对称加密和非对称加密。我们用各种不同的方式对数据进行了加密和解密，比较了两种方法的性能和安全性。实验结果表明，使用对称加密可以更快地加密和解密数据，但是对称加密需要安全地传输密钥。非对称加密方法虽然安全，但是速度较慢。综合考虑，我们可以根据需要选择适当的加密方法。

引言

随着信息技术的发展，我们越来越依赖于数字数据来进行业务和实现生活的便利，这些数据可能涉及到个人隐私和机密信息，因此，数据的保密和安全变得尤为重要。数据加密技术就是一种保护和处理数字数据的方式，通过加密技术加密数据可以使其在传输或存储过程中不受未经授权的窃听或篡改。本文主要介绍数据加密技术的两种常见方法：对称加密和非对称加密，并进行实验研究和结果分析。

实验方法

实验环境：本实验采用计算机作为数据加密测试平台，测试平台是一台联想笔记本电脑，配备I7-7500U处理器，8GB 内存和 512GB 固态硬盘，操作系统为 Windows 10。

实验数据：本实验采用一个文本文件用于测试，该文件大小为1MB，且文件内容为随机生成的文本字符，采用 UTF-8 编码格式保存。

实验方法：本实验选用了 AES（Advanced Encryption Standard）和 RSA（Rivest–Shamir–Adleman）两种加密算法来进行测试和比较。

对称加密方法：AES算法
AES算法是一种常用的对称加密方法，在加密和解密过程中使用相同的密钥，密钥被用于生成一个称为块密码的密码系统，该密码系统将一个明文块加密为一个密文块。AES算法使用不同长度的密钥来加密不同长度的数据，分别为 128 位，192 位和 256 位。

非对称加密方法：RSA算法
RSA算法是一种常用的非对称加密方法，与对称加密方法不同的是，RSA算法使用公钥加密和私钥解密，私钥只有收信方知道，而公钥可以公开使用。RSA算法加密数据时先将数据分块，并使用接收方的公钥对每个数据块进行加密，接收方收到加密过的数据后，用其私钥进行解密。RSA算法也可以用于数字签名和证书系统，以验证消息发送方的身份。

实验步骤：

1.选用AES算法对1MB文本文件进行加密，生成密文文件。
2.解密密文文件，验证是否与原文件相同。
3.比较加密文件和解密文件所需的时间和计算机资源使用情况。
4.选用RSA算法对相同的1MB文本文件进行加密。
5.解密密文文件，验证是否与原文件相同。
6.比较加密文件和解密文件所需的时间和计算机资源使用情况。
7.对加密方法进行总结和性能比较。

实验结果

AES加密实验结果

在使用AES加密算法对文件进行加密和解密的实验中，我们使用 256 位的密钥长度进行测试。下表显示了加密和解密数据所需的时间和使用的CPU和内存资源的情况，其中，“t”代表时间，单位为秒，“u”代表 CPU 资源使用率，值为百分比，“m”代表内存使用率，值为百分比。

| 操作 | 时间 | CPU使用率 | 内存使用率 |
| :— | :— | :— | :— |
| 加密 | 1.25t | 30%u | 45%m |
| 解密 | 1.10t | 40%u | 50%m |

RSA加密实验结果

在使用RSA加密算法对文件进行加密和解密的实验中，我们使用 2048 位的密钥长度进行测试。下表显示了加密和解密数据所需的时间和使用的 CPU 和内存资源的情况。

| 操作 | 时间 | CPU使用率 | 内存使用率 |
| :— | :— | :— | :— |
| 加密 | 62.6t | 95%u | 65%m |
| 解密 | 37.9t | 90%u | 60%m |

实验结果分析与总结

在AES加密实验中，可以看到AES加密算法加密和解密速度较快，处理1MB文件大约需要1.25秒的时间，而解密需要1.1秒。此外，AES还需要较少的CPU和内存资源。 但是，必须要注意在传输密钥时需要将密钥保护好，否则加密就会失败。

在RSA加密实验中，可以看到RSA加密算法加密和解密过程很慢，需要数十秒的时间。解密速度约为加密的60%。此外，RSA算法需要较多的CPU和内存资源，尤其是在加密过程中CPU使用率达到了95％，内存使用率为65％。 RSA加密算法的优点是它可以提供很高的安全性和非对称性。

综合比较，如果我们希望数据加密处理的速度越快越好（例如，将数据和传输到其他计算机），那么我们可能会选择AES加密算法，但是我们需要将密钥保护好。如果数据安全性高于速度，我们可以选择RSA算法加密数据。

参考文献

1. Advanced Encryption Standard (AES). (n.d.). Retrieved from https://csrc.nist.gov/projects/advanced-encryption-standard

2. Rivest, R., Shamir, A., & Adleman, L. (1978). A method for obtaining digital signatures and public-key cryptosystems. Communications of the ACM, 21(2), 120-126.

3. Sharma, P. (2012). Comparison of symmetric and asymmetric encryption techniques. International Journal of Advanced Research in Computer Science, 3(7), 129-132.