一、AI问答
问：
作为计算机专家，密码学家，给研究生一年级学生设计20个实践项目，具体要求如下：
一. 总体要求
- 必须使用 Linux 系统调用，要求使用文件I/O,多进程或多线程，一定要用到 Socket 系统调用
- 项目类型必须是C/S架构，使用QT
- 项目程序设计语言可以是C，Rust等
二. 功能要求 - 给出系功能结构，每个功能给出详细的要求
- 系统要有身份鉴别，访问控制，审计功能
三. 安全要求 - 身份鉴别口令只保存使用sm3计算的Hash值，要加盐,数据库使用 Sqlite 或 MySQL
- 密钥应用体现混合密码系统要求，密码算法要使用商用密码算法，至少要用到：sm2，sm3，sm4三种
答：
20 个实践项目设计
项目 1：安全文件传输系统
功能结构
- 客户端 ：具备文件选择、上传、下载、删除等功能，能显示文件传输进度和状态，可查看服务器文件列表。
- 服务器端 ：负责接收客户端连接请求，验证客户端身份，根据指令进行文件接收、发送、删除等操作，记录操作日志。
安全要求
- 使用 sm2 算法进行身份认证，sm4 算法加密文件传输内容，sm3 算法对传输指令等进行哈希处理保证完整性。
项目 2：加密聊天系统
功能结构
- 客户端 ：实现文本输入、发送、接收显示，支持图片、文件等多媒体消息发送，有用户登录注册功能。
- 服务器端 ：管理客户端连接，转发消息，存储聊天记录，进行用户身份验证和访问控制。
安全要求
- 用 sm2 算法进行用户身份认证，sm4 算法加密聊天内容，sm3 算法对消息摘要进行计算保证完整性。
项目 3：安全远程命令执行系统
功能结构
- 客户端 ：输入要执行的命令，发送到服务器，并接收显示服务器执行结果。
- 服务器端 ：接收客户端命令，验证客户端身份和权限，执行合法命令，将结果返回给客户端，记录命令执行日志。
安全要求
- 通过 sm2 算法认证客户端身份，sm4 算法加密命令传输和结果返回过程，sm3 算法确保命令完整性和服务器响应的完整性。
项目 4：安全任务调度系统
功能结构
- 客户端 ：提交任务请求，查询任务状态和结果，可设置任务优先级和执行时间。
- 服务器端 ：接收任务请求，根据调度策略分配任务，执行任务并反馈结果，管理任务队列，进行用户身份和任务权限验证。
安全要求
- 利用 sm2 算法进行身份鉴别，sm4 算法加密任务数据和结果，sm3 算法保证任务指令和调度信息的完整性。
项目 5：安全数据采集与上报系统
功能结构
- 客户端 ：采集本地数据（如传感器数据等），按照规定格式整理后上报给服务器，可接收服务器反馈和指令。
- 服务器端 ：接收客户端数据，验证客户端身份和数据合法性，存储数据，生成报表和分析结果，向客户端发送反馈和指令。
安全要求
- 用 sm2 算法认证客户端身份，sm4 算法加密数据传输，sm3 算法对数据进行哈希处理保证完整性，防止数据篡改。
项目 6：安全文件共享系统
功能结构
- 客户端 ：浏览共享文件目录，下载文件，上传文件到共享目录，设置文件共享权限。
- 服务器端 ：管理共享文件存储，处理客户端文件操作请求，验证用户身份和权限，记录文件访问日志。
安全要求
- 基于 sm2 算法进行身份认证，sm4 算法加密文件传输和共享目录信息，sm3 算法确保文件元数据和操作指令的完整性。
项目 7：安全在线考试系统
功能结构
- 客户端 ：考生登录，接收试题，作答并提交答案，查看考试结果和成绩。
- 服务器端 ：管理考试科目和试题库，向客户端发送试题，接收答案并评分，记录考试过程和成绩，进行考生身份验证和考试权限控制。
安全要求
- 运用 sm2 算法对考生身份进行认证，sm4 算法加密试题和答案传输，sm3 算法保证试题完整性，防止试题泄露和篡改。
项目 8：安全日志管理系统
功能结构
- 客户端 ：查询日志，设置日志筛选条件，导出日志报表。
- 服务器端 ：收集各服务模块产生的日志信息，存储日志，根据权限提供日志查询服务，进行用户身份验证和访问控制。
安全要求
- 采用 sm2 算法进行身份鉴别，sm4 算法加密日志内容，sm3 算法确保日志的完整性和不可抵赖性。
项目 9：安全软件更新系统
功能结构
- 客户端 ：检查软件更新，下载并安装更新包，查看更新历史和版本信息。
- 服务器端 ：存储软件更新包，管理版本信息，向客户端推送更新通知，验证客户端身份和更新请求合法性。
安全要求
- 使用 sm2 算法认证客户端身份，sm4 算法加密更新包传输，sm3 算法对更新包进行哈希处理保证完整性，防止更新包被篡改。
项目 10：安全用户管理系统
功能结构
- 客户端 ：管理员登录，添加、删除、修改用户信息，设置用户权限，查询用户列表。
- 服务器端 ：存储用户信息和权限数据，处理客户端管理操作请求，验证管理员身份和操作权限，记录用户管理操作日志。
安全要求
- 运用 sm2 算法进行管理员身份认证，sm4 算法加密用户敏感信息传输，sm3 算法确保用户数据和操作指令的完整性。
项目 11：安全图片分享系统
功能结构
- 客户端 ：上传图片，浏览和搜索图片，对图片进行评论、点赞等互动操作，设置图片隐私权限。
- 服务器端 ：存储图片和相关元数据，处理客户端图片操作请求，验证用户身份和权限，记录图片访问和操作日志。
安全要求
- 用 sm2 算法认证用户身份，sm4 算法加密图片传输和存储，sm3 算法保证图片元数据和操作指令的完整性，防止图片被非法篡改。
项目 12：安全视频点播系统
功能结构
- 客户端 ：浏览视频列表，搜索视频，播放视频，查看视频详情和评论，进行用户登录注册。
- 服务器端 ：存储视频资源，处理客户端视频点播请求，验证用户身份和权限，记录视频播放日志。
安全要求
- 基于 sm2 算法进行用户身份认证，sm4 算法加密视频传输和部分敏感信息，sm3 算法确保视频元数据和操作指令的完整性。
项目 13：安全在线存储系统
功能结构
- 客户端 ：上传、下载、删除文件，管理文件夹，设置文件共享链接和权限。
- 服务器端 ：存储用户文件，处理文件操作请求，验证用户身份和权限，记录文件操作日志。
安全要求
- 利用 sm2 算法进行身份鉴别，sm4 算法加密文件传输和存储，sm3 算法保证文件元数据和操作指令的完整性，防止文件被篡改和非法访问。
项目 14：安全智能家居控制系统
功能结构
- 客户端 ：远程控制家中智能设备（如灯光、空调等），查看设备状态，设置定时任务和自动化场景。
- 服务器端 ：接收客户端控制指令，与智能设备通信，验证客户端身份和控制权限，记录设备操作日志。
安全要求
- 采用 sm2 算法对客户端身份进行认证，sm4 算法加密控制指令和设备状态信息传输，sm3 算法确保指令完整性和设备状态数据的准确性。
项目 15：安全即时通讯群组系统
功能结构
- 客户端 ：加入和创建群组，发送文字、图片、文件等消息到群组，查看群组成员和聊天记录。
- 服务器端 ：管理群组信息，转发群组消息，验证用户身份和群组权限，记录群组聊天日志。
安全要求
- 运用 sm2 算法进行用户身份认证，sm4 算法加密群组消息传输，sm3 算法保证消息完整性和群组操作指令的完整性。
项目 16：安全在线办公系统
功能结构
- 客户端 ：编辑和处理文档、表格、演示文稿等办公文件，在线协作编辑，文件版本管理。
- 服务器端 ：存储办公文件，处理客户端文件操作请求，验证用户身份和权限，记录文件操作日志。
安全要求
- 使用 sm2 算法认证用户身份，sm4 算法加密文件传输和存储，sm3 算法确保文件元数据和操作指令的完整性，防止文件被非法篡改和泄露。
项目 17：安全在线商城系统
功能结构
- 客户端 ：浏览商品，搜索商品，加入购物车，下单购买，查看订单状态和历史订单。
- 服务器端 ：管理商品信息，处理客户端购物请求，验证用户身份和支付权限，记录交易日志。
安全要求
- 基于 sm2 算法进行用户身份认证，sm4 算法加密用户个人信息和交易数据传输，sm3 算法保证商品信息和订单数据的完整性，防止数据被篡改。
项目 18：安全在线学习系统
功能结构
- 客户端 ：学习课程视频，阅读学习资料，完成作业和测试，参与讨论和互动。
- 服务器端 ：存储课程资源，管理学习进度和成绩，验证用户身份和学习权限，记录学习行为日志。
安全要求
- 运用 sm2 算法进行用户身份认证，sm4 算法加密课程资源传输和用户敏感信息，sm3 算法确保课程资源完整性和学习操作指令的完整性。
项目 19：安全在线医疗系统
功能结构
- 客户端 ：患者预约挂号，查看医生信息，查询检验报告，在线问诊。
- 服务器端 ：管理医疗资源，处理患者预约和问诊请求，验证用户身份和医疗权限，记录医疗操作日志。
安全要求
- 采用 sm2 算法对患者和医生身份进行认证，sm4 算法加密患者病历和检验报告等敏感信息传输，sm3 算法确保医疗数据的完整性和操作指令的准确性。
项目 20：安全物联网设备管理系统
功能结构
- 客户端 ：查看连接的物联网设备状态，远程配置设备参数，接收设备报警信息。
- 服务器端 ：与物联网设备通信，收集设备数据，处理客户端管理操作请求，验证客户端身份和权限，记录设备操作日志。
安全要求
- 使用 sm2 算法认证客户端身份，sm4 算法加密设备数据传输和配置信息，sm3 算法保证设备数据完整性和操作指令的完整性，防止设备数据被篡改和非法访问。
二、选题和项目设计
1.选题
选择 安全文件传输系统
2.功能设计（AI）
问：请你针对“安全文件传输系统”，设计需要20 学时可以完成的功能。
答：
安全文件传输系统 20 学时功能设计
学时分配
| 模块 | 学时 | 内容 |
|---|---|---|
| 环境搭建与准备 | 2 | 安装 QT Creator、OpenSSL、GmSSL 和 MySQL，配置开发环境 |
| 服务器端基础开发 | 3 | 创建服务器程序框架，实现 Socket 监听和多线程处理 |
| 客户端基础开发 | 3 | 创建客户端程序框架，实现连接服务器和基本界面设计 |
| 文件传输功能开发 | 5 | 实现文件选择、上传、下载、删除和列表查看功能 |
| 安全机制集成 | 5 | 集成 sm2、sm3、sm4 算法，实现身份认证、数据加密和完整性校验 |
| 测试与优化 | 2 | 进行功能测试，修复 bugs，优化性能和用户体验 |
功能清单
环境搭建与准备
- 安装软件 ：在 Ubuntu 22.04 上安装 QT Creator、OpenSSL、GmSSL 和 MySQL 数据库，确保所有软件版本兼容。
- 配置环境变量 ：设置环境变量，使开发工具能够正确找到库文件和头文件。
- 创建项目目录 ：在合适位置创建项目目录，用于存放服务器端和客户端的源代码、配置文件等。
服务器端基础开发
- 创建服务器程序框架 ：使用 C 语言创建服务器程序，设置主函数和基本的程序结构。
- Socket 监听实现 ：使用 Socket 系统调用创建监听套接字，绑定端口，监听客户端连接请求。
- 多线程处理 ：为每个客户端连接创建新线程，实现多线程并发处理多个客户端请求。
客户端基础开发
- 创建客户端程序框架 ：使用 C 语言和 QT 创建客户端程序，设计基本的图形用户界面。
- 连接服务器实现 ：使用 Socket 系统调用连接到服务器，处理连接成功和失败的情况。
- 基本界面设计 ：设计文件选择、上传、下载、删除等按钮和显示区域，用于与用户交互。
文件传输功能开发
- 文件选择功能 ：在客户端实现文件选择对话框，允许用户选择本地文件进行上传。
- 文件上传功能 ：将选中的文件通过 Socket 发送到服务器，处理文件传输过程中的错误和中断情况。
- 文件下载功能 ：从服务器接收文件并保存到本地，显示下载进度。
- 文件删除功能 ：向服务器发送删除文件的指令，服务器执行删除操作并反馈结果。
- 文件列表查看功能 ：从服务器获取文件列表信息并在客户端显示，包括文件名、大小、修改时间等。
安全机制集成
- sm2 身份认证集成 ：在客户端和服务器端实现 sm2 算法，对用户身份进行认证，确保只有授权用户才能进行文件传输。
- sm4 数据加密集成 ：使用 sm4 算法对传输的文件内容进行加密和解密，保证文件在传输过程中的保密性。
- sm3 完整性校验集成 ：在文件传输前后，使用 sm3 算法对文件和传输指令进行哈希计算，确保数据的完整性和未被篡改。
测试与优化
- 功能测试 ：对系统的各项功能进行全面测试，包括文件传输的准确性、速度、安全性等，记录测试结果和发现的问题。
- Bugs 修复 ：根据测试结果，修复发现的 bugs，确保系统稳定运行。
- 性能优化 ：对系统性能进行优化，如提高文件传输速度、降低资源占用等，提升用户体验。
安全功能详细设计
身份鉴别
- 用户注册 ：客户端提供用户注册功能，用户输入用户名和密码。密码在客户端使用 sm3 算法进行加盐哈希处理后存储在 Sqlite 数据库中。
- 用户登录 ：用户输入用户名和密码，客户端将密码进行同样的 sm3 加盐哈希处理后发送给服务器。服务器从数据库中获取该用户的哈希值进行比对，验证身份。
- 会话管理 ：登录成功后，服务器为该用户创建一个会话，生成会话 ID 并发送给客户端。后续通信中，客户端使用会话 ID 进行身份标识，服务器验证会话 ID 的有效性。
访问控制
- 用户权限设置 ：在数据库中为每个用户设置不同的权限级别，如普通用户、管理员等。不同权限级别的用户具有不同的文件操作权限。
- 文件权限管理 ：对服务器上的文件设置访问权限，如只读、读写等。用户根据其权限级别和文件权限进行相应的操作。
- 操作验证 ：服务器在接收到客户端的文件操作请求时，验证用户是否具有相应的权限。如果没有权限，拒绝请求并返回错误信息。
审计功能
- 日志记录 ：服务器记录所有用户的操作日志，包括登录、文件上传、下载、删除等操作的时间、用户、操作对象和结果等信息。
- 日志存储 ：将操作日志存储在 MySQL 数据库中，方便后续的查询和分析。
- 日志查询 ：提供日志查询功能，管理员可以按照时间、用户、操作类型等条件进行日志查询，以便对系统进行审计和监控。
三、设计系统原型
1、系统功能图
2、系统原型图
