文件密码恢复系统的关键技术研究及实现

摘要

随着人们安全意识的提高和加密算法的不断发展，用户已经习惯对隐私数据和敏感数据文档进行加密，随之而来的是，当用户忘记文件密码时，需要为此付出的代价越来越高。另一方面，技术是不会主动选择用户的，当一般用户受益于技术带来的便利时，犯罪分子也在利用加密技术，使他们的犯罪痕迹更难以被发现和查证，加密算法的发展对计算机取证工作带来了一定的困难。
　　文件密码恢复系统具有充分的实用意义，目前，无论是学术还是工程领域，针对文件密码恢复方面的研究和尝试都相对比较欠缺，本文所做的研究和实现依托于某国家安全部门的商业项目，主要围绕以下方面开展：
　　1.对国内外相关领域的研究现状作了调研和分析，确认了选题的意义。
　　2.分析了常见电子文档的组织结构，这些文档有2003到2010版的Microsoft Office文档，WinRar压缩文档，Adobe PDF文档和ZIP压缩文档，并就文档结构中与安全选项有关的部分进行了重点研究。
　　3.由于常见格式电子文档都采用的是公开的加密算法，所以恢复密码的困难程度主要取决于用户密码的长度和参与任务的计算机的性能。目前主流CPU的运算速度已经明显满足不了用户在文件密码恢复上的需求，而GPU非常擅长大量并行的矩阵运算。本文的重点之一就是在 GPU上实现了各文件所使用的加密算法。
　　4.如果想进一步提高文件密码恢复速度，一个明显的想法是增加参与运算的GPU数量，但是由于主板结构的限制，在一台计算机上能安装的GPU数量是非常有限的。于是，本文的另外一个重点是将基于GPU的文件密码恢复系统部署到了分布式环境，第五章较详细地描述了该分布式系统所采用的任务分配方案，通信和同步策略以及异常处理机制。
　　5.分析了一般用户和政府机构在使用文件密码恢复系统上的特点和差异，针对不同的用户群提出并实现了相应的解决方案。
　　6.对系统功能和性能作了测试，并且与国内外相关的产品作了比较，结果表明本文所实现的系统具有功能丰富和性能突出等优势。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 引言

1.1项目背景和选题依据

1.2 国内外研究现状

1.3 本文章节安排

第二章 现代密码理论及相关技术

2.1 现代密码学

2.2 GPU技术与CUDA并行计算架构

2. 3分布式系统相关理论

2.4 本章小结

第三章 常见类型文档结构研究和加密机制分析

3.1 Office文件结构研究和加密机制分析

3.2 WinRar文件结构研究和加密机制分析

3.3 PDF文件结构研究和加密机制分析

3.4 ZIP文件结构研究和加密机制分析

3.5 本章小结

第四章 基于GPU的文件密码恢复关键技术研究

4.1 基于GPU的MD5解密实现

4.2 基于GPU的AES解密实现

4.3 本章小结

第五章 分布式密码恢复系统的设计与实现

5.1 系统模型

5.2 任务分配方案

5.3 通信和同步策略

5.4 异常处理机制

5.5 本章小结

第六章 系统测试和性能评估

6.1 系统概览

6.2 系统测试环境

6.3 系统测试用例及结果

6.4系统性能分析

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 本文总结

7.2 后续工作

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果