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1、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 1、 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。3、 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
2、。1. 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。(1) 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，
3、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(2) 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，手工搜索也不容易。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Vi
4、genere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。2. 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
5、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。4、 实验内容与步骤：1. 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。2. 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)3. 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
6、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 sxssj. Pepg hayuhrva dmxvq qcst mye rj om. Hvqv esaa llv
7、v xrhzxlruoc vw bl. Xydx oizlw dh jgma brydtrg. X hq era ywqymvg edwja qp zikowa. Ecwlqcvo M rp e dqi asf iev. Q ulic uevpty avop. K mcqsp pc ompsw. Z osxm thxzqk ompa zvuc ocro. Eeg M nqzl wnhiv ndvh krs. K wuaie kexm hbkru akbw air pmns puh vyip pda arwit. Vdd M rp kgbiprx ievbty eeg jcbilv. Zq xj
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9、处理：1.用凯撒密码加密：解密：2.使用维吉尼亚密码加密：使用维吉尼亚密码解密：对附录1中密文进行解密(密钥为decipher)：Dear doctor: I am a middle school student of sixteen. I have a problem and I am writing to ask you for some advice. The problem is my weight. I am just 1.57 metres high but my weight is 71 kilos. Many students often make fun of me. Boy
10、s were unfriendly to me. That makes me feel unhappy. I am now worried about my weight. Although I am a bit too fat. I feel rather well. I enjoy my meals. I love eating meat very much. And I like sweet food too. I often have sugar with tea milk and even hot water. Now I am getting fatter and fatter.
11、In the past two months I have put on 5 kilos. So I am becoming more and more worried about this problem but I do not know how to lose weight quickly. Could you tell me a way to lose weight ? Please help me dear doctor! I hope to hear from you as soon as possible. With best wishes! Mary 10.11.20033. 密文是：ILS LTAGZ NHTRWSEAIR U DDENPE 分析讨论： 实验教师评语 签名： 日期： 成绩
