实验一古典密码法实验.doc

实 验 报 告 实验题目： 古典密码算法 实验时间： 2015-4-1 姓 名： 学 号： 专业年级： 实验一 实验目的： 通过编程实现替代密码算法和置换密码算法，加深对古典密码体制的了解，为深入学习密码学奠定基础。 二、实验设备环境及要求： 运行?windows?或?linux?操作系统的?PC?机，具有?gcc（linux）、VC（windows）等?C语言编译环境。 实验原理 古典密码算法历史上曾被广泛应用，大都比较简单，使用手工和机械操作来实现加密和解密。它的主要应用对象是文字信息，利用密码算法实现文字信息的加密和解密。下面介绍两种常见的具有代表性的古典密码算法，以帮助读者对密码算法建立一个初步的印象。 替代密码 替代密码算法的原理是使用替代法进行加密，就是将明文中的字符用其它字符替代后形成密文。例如：明文字母?a、b、c、d??，用D、E、F、G做对应替换后形成密文。 替代密码包括多种类型，如单表替代密码、多明码替代密码、多字母替代密码、多表替代密码等。下面我们介绍一种典型的替代密码。 恺撒(caesar)密码，又叫循环移位密码。它的加密方法，就是将明文中的每个字母用此字符在字母表中后面第?k个字母替代。它的加密过程可以表示为下面的函数： E(m)=(m+k) mod n 其中：m?为明文字母在字母表中的位置数；n?为字母表中的字母个数；k?为密钥；E(m)为密文字母在字母表中对应的位置数。例如，对于明文字母?H，其在字母表中的位置数为?8，设?k=4，则按照上式计算出来的密文为?L： E(8) = (m+k) mod n = (8+4) mod 26 = 12 = L 维吉尼亚(Vigenere)密码?Vigenere密码是由法国密码学家Blaisede Vigenere于1858年提出的，它是一种以移位代换为基础的周期代换密码。 称k=(k1,k2,…,km)为长为m的密钥字。密钥量为26m，所以对一个相当小的m值，穷举密钥法进行分析破解也需要很长的时间。若m=5，则密钥空间大小超过1.1*107，手工有哪些信誉好的足球投注网站也不容易。当明文串的长度大于m时，可将明文串按m一组分段，然后再逐段使用密钥字k。 在Vigenere密码中，一个字母可被映射到m个可能的字母之一，所以分析起来比单表代换更困难。 置换密码 置换密码算法的原理是不改变明文字符，只将字符在明文中的排列顺序改变，从而实现明文信息的加密。置换密码有时又称为换位密码。 矩阵换位法是实现置换密码的一种常用方法。它将明文中的字母按照给的顺序安排在一个矩阵中，然后用根据密钥提供的顺序重新组合矩阵中字母，从而形成密文。例如，明文为?attack begins at five，密钥为?cipher，将明文按照每行?6?列的形式排在矩阵中，形成如下形式： 根据密钥?cipher中各字母在字母表中出现的先后顺序，给定一个置换： 根据上面的置换，将原有矩阵中的字母按照第?1?列，第?4?列，第?5?列，第?3?列，第?2列，第?6?列的顺序排列，则有下面形式： 从而得到密文：abatgftetcnvaiikse 其解密的过程是根据密钥的字母数作为列数，将密文按照列、行的顺序写出，再根据由密钥给出的矩阵置换产生新的矩阵，从而恢复明文。 实验内容与步骤： 根据实验原理部分对凯撒密码算法的介绍，自己创建明文信息，并选择一个密钥?k，编写凯撒密码算法的实现程序，实现加密和解密操作。 根据实验原理部分对维吉尼亚密码的介绍，编程实现维吉尼亚密码的加解密程序。对附录1中密文进行解密(密钥为decipher) 根据实验原理部分对置换密码算法的介绍，任选以下附录2中的一条信息，并加入自己的姓名拼音，设置密钥为教材P22置换密码的密钥，编写置换密码算法的实现程序，实现加密和解密操作。 附录1： Gicz svgkrv: K ib h qzghnm hjlfrp ubjkiew sh axexvhr. K ppci r svqjalq rqh K ib dvzwmpo iv ejn cqc uvv jrqg iscmth. Xjm eyssoio qh tc nhmipi. P ed myub 1.57 blxihw jqvo flw qa etpkyw mu 71 sxss