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1、word
現(xiàn)代密碼學(xué)
實(shí)
驗(yàn)
報(bào)
告
院系：理學(xué)院
班級(jí)：信安二班
：
學(xué)號(hào)：
前言
密碼學(xué)〔Cryptology〕是研究秘密通信的原理和破譯秘密信息的方法的一門學(xué)科。密碼學(xué)的根本技術(shù)就是對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)展一組可逆的數(shù)學(xué)變換，使未授權(quán)者不能理解它的真實(shí)含義。密碼學(xué)包括密碼編碼學(xué)〔Cryptography〕和密碼分析學(xué)〔Cryptanalyst〕兩個(gè)既對(duì)立又統(tǒng)一的主要分支學(xué)科。研究密碼變化的規(guī)律并用之于編制密碼以保護(hù)信息安全的科學(xué)，稱為密碼編碼學(xué)。研究密碼變化的規(guī)律并用之于密碼以獲取信息情報(bào)的科學(xué)，稱為密碼分析學(xué)，也叫密碼破譯學(xué)。
密碼學(xué)在信息安全中占有非常重
2、要的地位，能夠?yàn)樾畔踩峁╆P(guān)鍵理論與技術(shù)。密碼學(xué)是一門古老而深?yuàn)W的學(xué)問，按其開展進(jìn)程，經(jīng)歷了古典密碼和現(xiàn)代密碼學(xué)兩個(gè)階段?，F(xiàn)代密碼學(xué)〔Modern Cryptology〕通常被歸類為理論數(shù)學(xué)的一個(gè)分支學(xué)科，主要以可靠的數(shù)學(xué)方法和理論為根底，為保證信息的性、完整性、可認(rèn)證性、可控性、不可抵賴性等提供關(guān)鍵理論與技術(shù)。
古典密碼算法實(shí)驗(yàn)
在密碼編碼體制中有兩種 根本也是 古老的編碼體制一直沿用至今，它們是代替密碼和置換密碼，其歷史悠久并且是現(xiàn)代密碼體制的根本組成局部，在密碼學(xué)中占有重要地位。古典密碼是密碼學(xué)開展的一個(gè)階段，也是近代密碼學(xué)產(chǎn)
3、生的淵源，一般把 Shannon 在 1949 年發(fā)表“系統(tǒng)的通信理論〞之前的時(shí)期稱為古典密碼時(shí)期。盡管古典密碼大多比擬簡(jiǎn)單，一般可用手工或機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)，且都可用統(tǒng)計(jì)分析方法破譯，目前已很少采用。但是，古典密碼所采用的代替技術(shù)和置換技術(shù)仍然是現(xiàn)代分組密碼算法設(shè)計(jì)的根底，了解它們的設(shè)計(jì)原理，有助于理解、設(shè)計(jì)和分析現(xiàn)代密碼。
一、 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?
通過編程實(shí)現(xiàn)經(jīng)典的代替密碼算法和置換密碼，包括移位密碼、維吉尼亞密碼、周期置換密碼、列置換密碼，加深對(duì)代替技術(shù)的了解，為現(xiàn)代分組密碼實(shí)驗(yàn)奠定根底。
二、 實(shí)驗(yàn)原理
代替〔Substitution〕是古典密碼中 根本的處理技巧，就是將明文字母由其他字
4、母表中的字母替換的一種方法。代替密碼〔Substitution Cipher〕就是使用代替法進(jìn)展加解密的密碼算法。代替密碼的密鑰是一個(gè)替換表，它表示了明文字母與密文字母的對(duì)應(yīng)關(guān)系。加密時(shí)，通過查表，明文字母被逐個(gè)替換后，生成看似無任何意義的字母串，即密文。解密時(shí)，逆向使用替換表，將密文字母逐個(gè)替換為明文字母。
按照一個(gè)明文字母是否總是被一個(gè)固定的字母代替進(jìn)展劃分，代替密碼可分為兩類：
（1） 單表代替密碼〔Monoalphabetic Substitution Cipher〕：明文中出現(xiàn)的同一個(gè)字母，不管它出現(xiàn)在什么位置，在加密時(shí)都用一樣的字母來代替。移位密碼就是單表代替密碼。
（2）
5、多表代替密碼〔Polyalphabetic Substitution Cipher〕：明文中出現(xiàn)的同一個(gè)字母，在加密時(shí)不是完全被一樣的字母代替，而會(huì)根據(jù)其出現(xiàn)的位置次序用不同的字母代替。維吉利亞密碼就是多表代替密碼。
1．移位密碼
移位密碼〔Shift Cipher〕是一種典型的單表替代密碼，也稱為加法密碼。
移位密碼的加密方法就是將明文中的每個(gè)字母用其在字母表后面的第 k 個(gè)字母替代，它的加密過程可以表示為：
c = (m + k) mod n
其中，m 為明文字母在字母表中的位置數(shù)；n 為字母表中的字母總數(shù)；k 為密鑰；c 為密文字母在字母表中對(duì)應(yīng)的位置數(shù)。相應(yīng)的，移位密碼的解密
6、過程可以表示為：
m = (c - k) mod n
實(shí)驗(yàn)代碼：
#include
#include
using namespace std;
//定義一些全局變量
char str[100]; //用于存儲(chǔ)處理前字符串
char enstr[100]; //用于存儲(chǔ)處理后字符串
int num=0; //用于累計(jì)字符數(shù)量
char * p; //用于指向處理字符串
int key;
//加密
void encrypt()
{
while(*p!='\0')
7、{
*p=(*p-97+key)%26+97;
p++;
}
cout<<〞CRYPT_OK〞<
8、密\n3.退出"<>ord;
if(ord==1)
{
cout<<"請(qǐng)輸入待處理字符串:"<>str;
p=str;
cout<<"請(qǐng)輸入密鑰:";
cin>>key;
encrypt();
}
if(ord==2)
{
cout<<"請(qǐng)輸入待處理字符串:"<>str;
p=str;
cout<<"請(qǐng)輸入密鑰:";
cin>>key;
decrypt();
}
if(ord==
9、3) break;
}
}
實(shí)驗(yàn)結(jié)果：
2．維吉尼亞密碼
維吉尼亞密碼〔Vigenere Cipher〕是一種多表代替密碼，其本質(zhì)是周期移位密碼。
維吉尼亞密碼的〔用戶〕密鑰為一含有 d 個(gè)字母的有限字母序列
k = k0k1…kd-1
加密時(shí)，首先將用戶密鑰進(jìn)展周期擴(kuò)展〔周期為 d〕，擴(kuò)展后的無限字母序列稱為工作密鑰，記為
K = K0K1…Ki…其中
Ki = Ki mod d，i=0,1,…
當(dāng) d=1 時(shí)，維吉尼亞密碼就是移位密碼。對(duì)于含有 l 個(gè)字母的明文，維吉尼亞加密過程可以表示為：
ci = (mi＋Ki ) mod n
其中，M = m0m1…
10、mi…ml-1 為明文，C= c0c1…ci…cl-1 為密文，K = K0K1…Ki…Kl-1 為工作鑰， n 為明文字母表的長度，l 為明文長度〔含有字母的數(shù)目〕。
例如，使用用戶鑰 cat，對(duì)明文“vigenere cipher〞 進(jìn)展維吉尼亞加密。此時(shí)，n=26〔對(duì)應(yīng)英文字母表〕，用戶鑰 c=3、a=0、t=19，得到的密文為“xizgnxtevkpagr〞。
實(shí)驗(yàn)代碼：
#include
using namespace std;
int main()
{
while(1)
{
char choice;
cout<
11、-----維吉尼亞加密解密------------------"<>choice;
if(choice=='1')
{
char arra[100]="",arrb[100]="",arrc[100]="";
int i=0;
char a,b,c;
cout<<"請(qǐng)輸入明文：";
cin>>arrb;
cout<<"請(qǐng)輸入密鑰：";
cin>>arra;
int an=strlen(arra);
int bn=strlen(arrb);
if(an
12、r(i=an;i90)
{
c=char(64+c%90);
arrc[i]=c;
}
else
arrc[i]=char(c);
}
cout<<"加密后密文為：";
for(i=0;i
13、00]="";
int i=0;
char a,b,c;
cout<<"請(qǐng)輸入密文：";
cin>>arrc;
cout<<"請(qǐng)輸入密鑰：";
cin>>arra;
//cout<
14、
{
b=b+26;
arrb[i]=char(b);
}
else
arrb[i]=char(b);
}
cout<<"解密后明文為：";
for(i=0;i
15、m 的一個(gè)置換π交換列的位置次序，再按垂直方向(即按列)讀出即得密文。解密就是將密文按一樣的寬度 m 垂直在寫在紙上，按置換π的逆置換π?1 交換列的位置次序，然后水平地讀出得到明文。置換π就是密鑰。
實(shí)驗(yàn)代碼：
主函數(shù)main();
#include
#include
#include
#include
int main(int argc)
{
char *str1,*key,*str3,c;
str1=(char *)malloc(500);
key=(char *)m
16、alloc(500);
str3=(char *)malloc(500);
printf("Column permutation cipher Encryption & Decryption\n----------------------------\n Please select which type \n E:Encription\n D:Decription\n Q:Quit\n----------------------------\n");
c=getchar();
while(c!='q'&&c!='Q')
{
if(c=='E'||c=='e')
{
ge
17、tchar();
printf("Please input the plaintext:\n");
gets(str1);
printf("Please input the Encrption Key:\n");
gets(key);
printf("The cipher is:\n");
Encryption(str1,key);
printf("Column permutation cipher Encryption & Decryption\n----------------------------\n Please select w
18、hich type \n E:Encription\n D:Decription\n Q:Quit\n----------------------------\n");
c=getchar();
}
else
{
getchar();
printf("Please input the Decryption Key:\n");
gets(key);
printf("Please input the ciphertext:\n");
gets(str3);
printf("The plaintext is:\n");
Decr
19、yption(key,str3);
printf("Column permutation cipher Encryption & Decryption\n----------------------------\n Please select which type \n E:Encription\n D:Decription\n Q:Quit\n----------------------------\n");
c=getchar();
free(str1);
free(key);
free(str3);
}
}
return 0;
}
加密函數(shù)：
void Encryp
20、tion(char str1[],char key[])
{
int i,j;
char num[300];
int plen=strlen(str1);
int len=strlen(key);
for(i=0;i
21、
for(j=0;j
22、for(i=0;i
現(xiàn)代密碼學(xué)-古典密碼 實(shí)驗(yàn)報(bào)告材料
