信息安全学实验一.docx

《信息安全学》实验 云南大学软件学院 实 验 报 告 课程： 信息安全学实验 任课教师： 专业： 学号： 姓名： 成绩： 实验1 古典密码算法 实验目的 通过编程实现替代密码算法和置换密码算法，加深对古典密码体系的了解，为以后深入学习密码学奠定基础。 实验原理 古典密码算法曾被广泛应用，大都比较简单。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。其中替代密码和置换密码是具有代表性的两种古典密码算法。 实验环境 PC机，C或C++编译环境 实验内容和步骤 根据实验原理部分对替代密码算法的介绍，同时查找和学习相关知识，自己创建明文信息，并选择一个密钥，编写替代密码算法的实现程序，实现加密和解密操作。 对于替换密码，在本实验分别实现了移位密码和维吉尼亚密码，其中维吉尼亚算法中能够对文本文件进行加密和解密操作。 移位密码 程序流程图： 开始 开始 2 2 输入密文 输入密文c 输入1或2 1 1 输入密钥k 输入密钥k 输入明文m 输入密钥k 输入密钥k j=0 c[j]=(c[j]-k-‘a’+26)%26+’a’j++ c[j]=(c[j]-k-‘a’+26)%26+’a’ j++ i=0 m[i]=(m[i]+k-‘a’)%26+’a’ m[i]=(m[i]+k-‘a’)%26+’a’ i++ c[j]=’\0’ c[j]=’\0’ 否 否 否m 否 m[i]=’\0’0 是 是 是输出明文 是 输出明文m 输出 输出密文c 结束 结束 算法设计： 实现加密的过程中，先输入明文m，明文以字符串的形式储存在数组中，再输入密钥k，密钥范围为1-25，加密函数encrypt对明文m中的字符进行逐个加密E(m)=(m+k)mod26。解密时先输入需要解密的密文c，密文以字符串的形式储存在数组中，再输入相对应的密钥k，解密函数decrypt对密文c中的字符进行逐个解密D(c)=(c-k)mod26。该算法中时间复杂度为O(n)。 测试结果截图： 维吉尼亚密码 程序流程图： 开始 开始 2 2 输入密文 输入密文c 输入1或2 1 1 输入密钥k 输入密钥k 输入明文m 输入密钥k 输入密钥k i=0 l=k l=k的长度 i=0 i=0 j=0 j=0 l=k l=k的长度 c[i]=(c[i]-k[j] c[i]=(c[i]-k[j]-‘a’+26)%26+’a’, i++,j++ j=0 m[i]=(m[i]+k[j]-‘a’)%26+’a’, m[i]=(m[i]+k[j]-‘a’)%26+’a’, i++,j++ 否j 否 j0 是否j 是 否 jl 否c[i]=’\0’ 否 c[i]=’\0’ 是 是 否m 否 m[i]=’\0’0 是 是 是输出 是 输出明文m 输出 输出密文c 结束 结束 算法设计： 加密过程中，先输入明文m，明文以字符串的形式储存在数组中，再输入密钥k，维吉尼亚密码在移位密码的基础上增大了密钥空间，密钥以字符串的形式储存于数组中，加密函数encrypt按照密钥的字符循环对明文m中的字符进行逐个加密。解密时先输入需要解密的密文c，密文以字符串的形式储存在数组中，再输入相对应的密钥k并储存在数组中，解密函数decrypt对密文c中的字符进行逐个解密。该算法中时间复杂度为O(n)。 测试结果截图： 对字符串加密： 对文本文件加密： 根据实验原理部分对置换密码算法的介绍，同时查找和学习相关知识，自己创建明文信息，并选择一个密钥，编写置换密码算法的实现程序，实现加密和解密操作。 该置换算法可以对文本文件进行加密解密操作。 程序流程图： 开始 开始 2 2 输入密文 输入密文c 输入1或2 1 1 输入密钥k 输入密钥k 输入明文m 算出明文 算出明文的行数列数并存入二维数组 输入密钥k 算出 算出明文的行数列数并存入二维数组 算出反向 算出反向置换函数 对 对二维数组中的密文进行两次列置换 算出 算出置换函数 将二维数组中的字符串放入一维数组 将二维数组中的字符串放入一维数组 对二维数组中的明文进行两次列置换 将 将二维数组中的字符串放入一维数组 输出 输出明文m 输出 输出密文c 结束 结束 算法设计： 实现置换密码加密过程，先输入明文m，明文以字符串的形式储存在数组中，再输入密钥k，密钥以字符串的形式储存于数组中，若明文不能被密钥整除，则在明文后随机添加字母使其能够被密钥整除。对密钥字符串进行冒泡排序，根据密钥中字母得出置换函数f，将明文m存入二维数组，可以选择需要进行置换的次数