实验2 古典密码
1.实验目的
（1）了解古典密码中的基本加密运算。
（2）了解几种典型的古典密码体制。
（3）掌握古典密码的统计分析方法。
2.实验内容
（1）古典密码体制
①简单移位加密（单表代换）
该加密方法中，加密时将明文中的每个字母向前推移K位。经典恺撒密码加密变换就是这种变换，取k=3。
步骤1：打开CAP4软件，并加载实验一附带的“mw.txt”，如图2-1所示。
图2-1加载文件
步骤2：采用恺撒加密方法手工加密“mw.txt”;打开CAP4菜单栏“Cipher”菜单项选择“simple shift”选项，并选择移位值“shift value”为3，加密步骤1中加载的文件，如图2-2所示。
图2-2 参数设置
图2-3加密文件
步骤3：比较二者的加密结果是否相同。
步骤4：点击CAP4软件中的“Simple analysis”下的“shift”键，观察恺撒加密法的可能密钥值，并分析其攻击的难度，如图2-4所示。
图2-4密钥分析
②仿射密码加密（单表代换）
在仿射密码加密(affine cipher)中，字母表中的字母被赋予一个数字，例如，a=0,b=1,c=2,…,z=25.仿射密码加密法的密钥为0~25之间的数字对（a,b）。a与26的最大公约数必须为1，这就是说能整除a和26的数只有1.现在假设m为明文字母的数字，而c为密文字母的数字，那么，这两个数字之间有如下关系： c=(am+b)(mod 26)
m=a-1(c-b)(mod 26)
其中，（mod 26）的操作是：除以26，得其余数。
例如，选取密钥为（7，3）。因为7与26互素，也就是只有公约数1，所以（7，3）可以作为仿射密码的加密钥。将“hot”转换成数字7、14、19，利用仿射等式生成： c(H)=(7×7+3) mod 26=52 mod 26=0,即为字母“a“。
c(O)=(7×14+3) mod 26=101 mod 26=23,即为字母“x“.
c(T)=(7×19+3) mod 26=136 mod 26=6,即为字母”g”. 这样，对于这个密钥，”hot”变成了“axg“.
CAP4软件中实现仿射密码加密：
步骤1：在CAP4软件中加载要加密地的明文“mw.txt“.
步骤2：选取Cipher菜单下的Affine Cipher菜单项，弹出如下对话框，如图2-5所示。
图2-5 设置加密密钥
步骤3：选择图中”Affine Cipher”中的“Encipher“选项进行加密，如图2-6所示。
图2-6 采用Affine Cipher加密
③维吉尼亚密码加密（多表代换）
Vigenere加密法是一个很著名的多表代换加密法。该加密法是基于关键词的多表代换加密系统，但不像单表代换中的关键词加密那样，使用关键词来定义替换模式，它是先将明文按照
关键字的长度分组，然后将分组中的每个字符与关键字中相应位置上的字符进行模26加密运算，这样每个明文字母都与一个关键词的字母关联。
例如：如果关键词为”hold”,而明文为”this is the plaintext”,那么，关键词—明文的关联如下所示：
注意：以上的密文结果，也可以直接查找Vigenere表获取密文.例如：上面示例中的第一对是“ht“.在Vigenere表中查找”t”列和”h”行，找到结果密文字母”a”,重复这个过程。
明文
密
钥
CAP4软件中实现维吉尼亚加密：
步骤1：在CAP4软件中加载要加密地的明文“mw.txt“.
步骤2：选取Cipher菜单下的Vigenere菜单项，弹出如下对话框，如图2-7所示。
图2-7 设置加密密钥词
步骤3：选择”Encipher”菜单项加密。
（2）古典密码体制的统计分析
因为古典密码学中的大部分加密都是基于英文字母的，所以其相应的明文和密文都会遵循相应的语言统计规律。根据明密文中的统计特性来破译密文，是古典密码学破译的基本方法。
最容易观察的字母特性是其出现频率，所以古典密码的统计分析很多也是以字母出现频率做为主要线索的。然而，大多数频率分析是基于标准英语字母的常见频率表的，其中各个英文字母的出现频率如下：
从高到低的顺序：ＥＴＡＯＮＩＲＳＨＤＬＵＣＭＰＦＹＷＧＢＶＪＫＱＸＺ通常由于所加密明文的性质不同，那么字母出现频率也会有所差异，所以，一般采用字母频率来破译时不能完全依照上述顺序进行相关对照来得出单表代换模式，而是考虑将频率分组。标准英文字母出现四个频率组：
高 E T A O N I R S H
中 D L U C M
低P F Y W G B V
缺少J K Q X Z
字母在分组中的位置可能有些变化，但很少出现在其他分组中。将密文中的字母出现频率进行统计后，可以将它们按照出现频率的高低，先进行简单分组，然后对照以上频率组，逐个分析，以便确定其单表代换模式。
仅仅依靠以上规律通常还是很不充分的，很多时候还会用到双联字母或三联字母的出现频率来辅助破译。例如，TH，HE，IN，RE，DE，ST，EN，AT，OR，IS，ET，IT，AR，TE，HI，OF，THE，ING，ERE，FOR等都比较常出现。
采用CAP4软件来实现古典密码的统计分析。
①仿射密码的统计分析
前提是，我们已经知道该段密文是采用仿射加密法加密的。
步骤1：打开CAP4软件，加载已经获取的密文“fsbhmi.txt”,并按下”Basic Tools”工具条中的“Freq”按钮，统计密文中每个字母出现的几率，如图2-8所示。
图2-8 统计密文字母频率
通过统计可知，密文中出现频率最高的字母依次是X、H、N、T、C、K、Ｊ，故可假设密文字符X对应的是明文字符E，密文字符H对应的铭文字符为T。
步骤2：打开CAP4中的“Simple analysis”工具条中的“Affine”按钮，输入上述字母对，如图2-9所示。
图2-9验证猜测a
注意：这里的k0,k1,表示仿射加密函数为y=k1x+k0 mod 26，所以其中k1的取值只能属于下列整数集合{1，3，5，7，9，11，15，17，19，21，23，25}。很明显，以上猜测有误，故可以进一步假设密文字母X对应的明文字符为E，密文字符N对应的明文字符为T，经测试可以知道，该猜测也不成立。接着测试可以发现密文字符X对应明文E，密文字符T对应T的假设也不成立。试假设密文C对应明文T。
步骤3：进一步验证上述猜测，其结果如下所示，如图2-10所示。
图2-10验证猜测b
通过测试发现，此次假设成立，即该段密文采用的仿射变换函数可能为y=9x+13 mod 26.
步骤4：采用上述假设结果，在CAP4软件的菜单项“Cipher”下选择“Affine”，解密密文，如图2-11所示。
图2-11破译密文
采用以上猜测结果破译密文所获取的明文，具有意义，所以可以认定该次加密操作采用的加密变换函数为：y=9x+13 mod 26.
３.知识点
（1）模运算
(带余除法)若a,b为两个整数,b≠0, 则唯一存在两个整数q和r, 使得下式成立:
a=bq+r, 0≢r<|b|.
①模的定义
如果a 是一个整数，n是一个正整数，定义 a mod n为a除以n的余数
a＝n·⎣a/n⎦+(a mod n).
例1：113 mod 24=17
②模算术运算
由定义可知，运算（mod n）将所有的整数映射到集合{0，1，…，n-1},那么在这个集合上进行的算术运算称为模算术。
模算术有如下的性质：
[(a mod n) + (b mod n)] mod n=(a+b) mod n;
[(a mod n) – (b mod n)] mod n=(a-b) mod n;
[(a mod n) ×(b mod n)]mod n=(a×b) mod n.
因此，普通算术的加、减、乘、除运算规则可以平移到模算术中。
③ Zn上模运算的性质：
定义比n小的非负整数集合为Z n, Z n={0,1, …,n-1},这个集合称为剩余类集，或模n的剩余类。更确切的说，Z n中的每个整数代表一个剩余类，我们可以将模n的剩余类表示为[0],[1],[2] …,[n-1]。
例2：模4剩余类为：
[0]={ …,-16,-12,-8,-4,0,4,8,12,16…}
[1]={ …,-15,-11,-7,-3,1,5,9,13,17…}
[2]={ …,-14,-10,-6,-2,2,6,10,14,18…}
[3]={ …,-13,-9,-5,-1,3,7,11,15,19, …}
在剩余类的所有整数中，我们通常用最小非负整数来代表这个剩余类。寻找与k模同余（指的是两个数对同一个数求模结果相同，例如：整数a和b对整数n求模结果相同，我们就说a和b模n同余，记为a≡b（mod n））的最小非负整数的过程，称为模n的k约化。
如果我们在Z n中进行模运算，该运算具有如下性质：
交换律：（w+x）mod n=(x+w) mod n
（w×x）mod n=(x×w) mod n
结合律：[（w+x）+y] mod n=[w+(x+y)] mod n
[(w×x)×y] mod n=[w×(x×y)] mod n
分配率：[w×(x+y)] mod n=[(w×x)+（w×y）]mod n
单位元：（0+w）mod n=w mod n
(1×w) mod n=w mod n
加法逆元（-w）：对于Z n中的任意w,存在一个z,使得w+z= 0 mod n.
注意：一般来说，在Z n中，一个整数与n互素，那么在Z n中有它的一个乘法
逆元，使得该整数与其逆元相乘模n为1.这里的互素指的是两个数的最大公约数为1.
例3：在Z 8中，整数1，3，5，7有一个乘法逆元，而2，4和6没有。
特别提醒：我们密码学中用到的运算均为模运算，对于古典密码体制来说，用到的运算均为Z26上的模运算。
（2）乘法逆元
在仿射加密法中，我们是通过仿射函数变换来实现加密的，其加密变换函数一般表示为：
ek(x)=ax+b mod 26,
那么该函数的逆函数（也就是相应的解密函数）为：
dk( y)=1/a(y-b) mod 26
正如上面所述在密码学中，我们提及的运算一般是模运算，这里指的是Z26 上的运算。在模运算中，将1/a表示为：a-1,称作a的乘法逆元，由乘法逆元性质可知:aa-1 =1 mod 26.
由于在Z26中并不是所有的整数都有乘法逆元，事实上，只有{1，3，5，7，9，11，15，17，19，21，23，25}才有乘法逆元，也就是说只有当加密变换函数中的a 取上面这些值时，其才是可逆的，才能实现解密。
另外，某个整数集上相关元素的乘法逆元的求解一般采用欧几里德扩展算法来实现（放在后续课程中讲解），这里直接给出Z26上相关整数的乘法逆元，以便参考：1-1mod 26=1 , 3-1mod 26=9, 5-1mod 26=21, 7-1mod 26=15, 11-1mod 26=19, 17-1 mod 26=23, 25-1 mod 26=25
４.常见问题解答
（1）密码学研究的主要问题是什么？
解答：密码学的基本目的是在通信双方之间应用不安全的信道进行通信时，设法保证通信安全。密码学研究对通信双方要传输的信息进行何种保密变换以防止未被授权的第三方窃取信息。此外，密码技术还可以用来进行信息鉴别、数据完整性校验、数字签名等。密码学包括密码编码学和密码分析学两大方向。
（2）研究古典密码体制的意义何在？
解答：古典密码学是密码学的渊源，虽然古典密码学比较简单而且容易破译，但研究古典密码学的设计原理和分析方法对于理解、设计及分析现代密码学技术是十分有益的。
５.思考题
（1）实验过程中，大家接触到的古典加密体制有哪几种?各有什么特点？
（2）移位加密法有多少种密钥？试分析该加密法的安全性？
（3）仿射加密方法比其他单表加密方法（比如：移位密码）更安全吗?为什吗？（4）设明文为“visit shanghai tomorrow”，密钥为“enjoy”，试用Vigenere算法对其加密。
（5）在Alice和Bob的保密通信中，传送的密文是“rjjy rj ts ymj xfggfym bj bnqq inxhzxx ymj uqfs”，如果他们使用的是移位密码算法，试解密其通信内容。
（6）已知下面一段密文是通过仿射加密法加密的，试用统计分析的方法来破译：oliawgphycgixzgntorgktaawphylxiiawgnylylyxtggiylrimkyt
cylgiolvtalxavzoizamigxzgnylylyxtggiyqoizvatxzg
ptaipgtoxuavhyxgtkglgtyxoaliylrxzgimkytcylgiyiggxioklavy
zyppuhovgqzglxzgntorgcawgiyhalkolnmixholkgfcoxgwglxxzg
ntorgktaawqohhxysgxzgntorgizylrylrhgyrzgtxztamkzxzg
nylylyxtggiylrimkytcylgktabgiyctaiiyntorkgwysgrnuxzg
czytycxgtzyppolgiialxzgktamlrylrxzglroiyppgytolxaxzg
ntoryhczywngt
实验2古典密码
实验2 古典密码 1.实验目的 （1）了解古典密码中的基本加密运算。 （2）了解几种典型的古典密码体制。 （3）掌握古典密码的统计分析方法。 2.实验内容 （1）古典密码体制 ①简单移位加密（单表代换） 该加密方法中，加密时将明文中的每个字母向前推移K位。经典恺撒密码加密变换就是这种变换，取k=3。 步骤1：打开CAP4软件，并加载实验一附带的“mw.txt”，如图2-1所示。 图2-1加载文件
步骤2：采用恺撒加密方法手工加密“mw.txt”;打开CAP4菜单栏“Cipher”菜单项选择“simple shift”选项，并选择移位值“shift value”为3，加密步骤1中加载的文件，如图2-2所示。 图2-2 参数设置 图2-3加密文件
步骤3：比较二者的加密结果是否相同。 步骤4：点击CAP4软件中的“Simple analysis”下的“shift”键，观察恺撒加密法的可能密钥值，并分析其攻击的难度，如图2-4所示。 图2-4密钥分析 ②仿射密码加密（单表代换） 在仿射密码加密(affine cipher)中，字母表中的字母被赋予一个数字，例如，a=0,b=1,c=2,…,z=25.仿射密码加密法的密钥为0~25之间的数字对（a,b）。a与26的最大公约数必须为1，这就是说能整除a和26的数只有1.现在假设m为明文字母的数字，而c为密文字母的数字，那么，这两个数字之间有如下关系： c=(am+b)(mod 26) m=a-1(c-b)(mod 26) 其中，（mod 26）的操作是：除以26，得其余数。 例如，选取密钥为（7，3）。因为7与26互素，也就是只有公约数1，所以（7，3）可以作为仿射密码的加密钥。将“hot”转换成数字7、14、19，利用仿射等式生成： c(H)=(7×7+3) mod 26=52 mod 26=0,即为字母“a“。 c(O)=(7×14+3) mod 26=101 mod 26=23,即为字母“x“. c(T)=(7×19+3) mod 26=136 mod 26=6,即为字母”g”. 这样，对于这个密钥，”hot”变成了“axg“.
实验一 古典密码（认识密码学） 一、实验目的 通过实现简单的古典密码算法，理解密码学的相关概念如明文（plaintext ）、 密文（ciphertext ）、加密密钥(encryption key)、解密密钥（decryption key ）、加密算法(encryption algorithm)、解密算法(decryption algorithm)等。 二、实验内容 1.用C\C++语言实现仿射变换（Affine ）加/解密算法； 2.用C\C++语言实现统计26个英文字母出现的频率的程序； 3.利用仿射变换加/解密程序对一段较长的英文文章进行加密，再利用统计软件对明文和密文中字母出现的频率进行统计并作对比，观察有什么规律。 放射变换： 加密：()26mod ,b am m E c b a +== 解密：()()26mod 1 ,b c a c D m b a -==- 其中a, b 为密钥，25,0≤≤b a ，且gcd(a, 26)=1 三、实验要求 加/解密程序对任意满足条件的a 、b 都能够处理。 四、实验步骤 （1）统计26个英文字母出现的频率（源程序见附录） 运行结果：
(1)仿射变换加/解密程序对一段较长的英文文章进行加密 运行结果： 明文： 密文： 解密： 实验二 流密码（认识LFSR及流密码） 一、实验目的 通过实现简单的线性反馈移位寄存器（LFSR），理解LFSR的工作原理、本原多项式重要意义。 二、实验内容 （1）利用C\C++语言实现LFSR（其中LFSR已给定）；
（2）通过不同初始状态生成相应的序列，并观察他们的周期有什么特点；（3）利用生成的序列对文本进行加/解密（按对应位作模2加运算）。 其中的LFSR为： 三、实验结果及分析 运行结果： 明文： 密文： 解密：
古典密码的实验报告 古典密码的实验报告 引言： 密码学作为一门古老而又神秘的学科，一直以来都吸引着人们的兴趣。在古代，人们用各种各样的密码来保护重要信息的安全性。本实验旨在通过实际操作， 探索古典密码的加密原理和破解方法，从而深入了解密码学的基本概念和应用。 一、凯撒密码 凯撒密码，又称移位密码，是最简单的一种古典密码。其原理是通过将明文中 的每个字母按照一定的规则进行移位，得到密文。在本实验中，我们选择了一 个简单的凯撒密码进行破解。 首先，我们选择了一段明文：“HELLO WORLD”，并将其按照凯撒密码的规则进 行移位，假设移位数为3，则得到密文：“KHOOR ZRUOG”。接下来，我们尝试 使用暴力破解的方法来还原明文。 通过尝试不同的移位数，我们发现当移位数为3时，得到的明文与原文完全一致。这表明我们成功地破解了凯撒密码，并还原了原始的明文。 二、维吉尼亚密码 维吉尼亚密码是一种基于多个凯撒密码组合而成的密码算法。其原理是通过使 用不同的移位数对明文进行加密，从而增加了密码的复杂度。 在本实验中，我们选择了一段明文：“CRYPTOGRAPHY”，并使用维吉尼亚密码 进行加密。我们选择了一个关键词“KEY”作为加密密钥。首先，我们将关键词“KEY”重复至与明文长度相同，得到“KEYKEYKEYKEYK”。然后，将明文中的每个 字母与关键词中对应位置的字母进行凯撒密码的移位操作。
经过加密后，我们得到了密文：“LXFOPVEFRNHR”。接下来，我们尝试使用破 解方法来还原明文。 通过尝试不同的关键词和移位数的组合，我们发现当关键词为“KEY”且移位数为 3时，得到的明文与原文完全一致。这表明我们成功地破解了维吉尼亚密码， 并还原了原始的明文。 三、栅栏密码 栅栏密码是一种基于换位操作的密码算法。其原理是通过将明文中的字母按照 一定的规则进行重新排列，得到密文。 在本实验中，我们选择了一段明文：“HELLO WORLD”，并使用栅栏密码进行加密。我们选择了栅栏的高度为3。首先，我们将明文按照栅栏的高度进行分组，得到： H O L W R D E L O L 然后，将每一列的字母按照从上到下的顺序排列，得到密文：“HOWELRDLO”。接下来，我们尝试使用破解方法来还原明文。 通过尝试不同的栅栏高度，我们发现当栅栏高度为3时，得到的明文与原文完 全一致。这表明我们成功地破解了栅栏密码，并还原了原始的明文。 结论： 通过本次实验，我们深入了解了古典密码的加密原理和破解方法。凯撒密码、 维吉尼亚密码和栅栏密码都是古典密码中常见且简单的加密算法。然而，随着 现代密码学的发展，这些古典密码已经不再安全可靠。在实际应用中，我们需 要使用更加复杂和安全的现代密码算法来保护重要信息的安全性。
密码技术专题（二）—古典密码体制 ?1、密码体制的概念 o明文信源 o密文 o密钥与加密运算 o密码体制 ?2、古典密码体制的发展 o古典加密方法 o代替密码 o换位密码 o转轮密码 ?3、几种典型的古典密码体制 o CAESAR体制 o双字的Playfair体制 o维吉尼亚体制 o Hill体制 我们已经知道，一个密码体制由明文信源、密文、密钥与加密运算这四个基本要素构成，下面我们将进一步给出它们的数学模型。 1、明文信源 直观地讲，明文信源就是明文字母表或者明文字母。比如所有的英文字母、全部的中文字符就是典型的明文字母表。准确一点，明文信源还应当包含明文字母的概率分布。如果用X表示明文字母表，则它的元素x∈X则就是明文字母。在明文字母表中，不同的明文字母出现的频率往往是不同的，比如在26个英文字母中，一般来说字母“e”的频率最高；而在汉字中，可能是“的”字频率最高。 所以，一个明文信源记为S=[X,p(x)]，其中X为明文字母表，p(x)为明文字母x∈X 出现的概率，而且p(x)满足如下条件：对任何x∈X，p(x)≥0，且∑p(x)=1。 2、密文 密文由密文字母表Y和密文字母y∈Y组成，密文字母表一般是指密文可能使用的全部字母的集合，而y∈Y是它的元素。密文字母表可以与明文字母表相同，也可以不同。 3、密钥与加密运算 密钥用来从密码体制的一组加密运算中选择一个加密运算（或者称为加密步），密钥允许你按照以前制定的规则改变加密，比如每天，或每份报之后，或者每个
字符之后。通常，密钥的组织和编排须利于它们允许通过简单的规则产生单独的加密步。加密方法的组合复杂度取决于在此方法下密钥的数量。如果用K表示密钥空间，也就是选择加密步的参数集合，k∈K则称为一个密钥。 加密步就是明文字母表X到密文字母表Y的一个映射：E：X→Y，对每个x∈X。由于加密步并不是单一的，而是一族运算，因此我们就可以记为Ek=Ek(x)，其中x∈X，k∈K。除特殊的编码方法外，如多名码或多音码，对于每个k∈K，Ek(x)都是X到Y的1-1映射。 通常要求用户对密钥的选择是随机的，而且密钥的选择与明文无关。这样密钥的使用概率p(k),k∈K与明文的出现概率就是互相独立的。 4、密码体制 在明确了密码体制的几个组成要素的数学模型后，我们就可以给出一个密码体制的数学模型。我们定义S={X，Y，K，p(x,k)，Ek(x), x∈X，k∈K}为一个密码体制。实际上从运算的角度讲，密码体制包含加密系统和解密系统两部分。 如果一个密码体制设计完成，则相应的明文、密文、密钥之间的关系也就随之确定，用概率方法表示为：对任何x∈X，k∈K，y∈E(X)，p(x,y,k)=p(x,k)=p(x)p(k)。 密码技术的应用一直伴随着人类文化的发展，其古老甚至原始的方法奠定了现代密码学的基础。使用密码的目标就是使一份消息或记录对非授权的人是不可理解的。可能有人认为这很容易，但你必须考虑原定的接收方是否能解读消息。如果接收方是没有经验的，随便写个便条他也可能很长时间无法读懂。因此不一定要求加密和解密方法特别复杂，它必须适应使用它的人员的智力、知识及环境。下面我们介绍古典密体制发展演化的过程。 1、古典加密方法 最为人们所熟悉的古典加密方法，莫过于隐写术。它通常将秘密消息隐藏于其它消息中，使真正的秘密通过一份无伤大雅的消息发送出去。隐写术分为两种，语言隐写术和技术隐写术。技术方面的隐写比较容易想象：比如不可见的墨水,洋葱法和牛奶法也被证明是普遍且有效的方法（只要在背面加热或紫外线照射即可复现）。语言隐写术与密码编码学关系比较密切，它主要提供两种类型的方法：符号码和公开代码。 符号码是以可见的方式，如手写体字或图形，隐藏秘密的书写。在书或报纸上标记所选择的字母，比如用点或短划线，这比上述方法更容易被人怀疑，除非使用显隐墨水，但此方法易于实现。一种变形的应用是降低所关心的字母，使其水平位置略低于其它字母，但这种降低几乎让人觉察不到。 一份秘密的信件或伪装的消息要通过公开信道传送，需要双方事前的约定，也就是需要一种公开代码。这可能是保密技术的最古老形式，公开文献中经常可以看到。东方和远东的商人和赌徒在这方面有独到之处，他们非常熟练地掌握了手势
实验一实现一个多表古典加密和解密程序计算机学院信安08-3班柴婷婷08083708 一、实验目的： 掌握多表古典加密方法。 二、实验要求： 能用高级语言实现古典加密方法。 三、实验内容： 多表古典加密方法主要有Playfair体制、Vigenere体制、Beaufor体制、Vernam体制和Hill体制，用高级语言实现其中一种体制的加密和解密算法。 四、实验过程： 1、Vigenere加密解密： 维吉尼亚密码引入了“密钥”的概念，即根据密钥来决定用哪一行的密表来进行替换，以此来对抗字频统计。 #include
实验报告 一、实验室名称： SimpleSPC信息安全云实验系统 二、实验项目名称： 古典密码——置换密码 三、实验学时： 1学时 四、实验原理： 1) 算法原理 a) 置换密码算法是不改变明文字符，而是按照某一规则重新排列消息中的比特或字符顺序，才而实现明文信息的加密。将明文中的字母按照给定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的字母，从而形成密文。其解密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，再根据密钥给出的矩阵置换产生新的矩阵，从而恢复明文。 b) 置换密码（Permutation Cipher），又称换位密码。算法实施时，明文的字母保持相同，但顺序会被打乱。置换只不过是一个简单的换位，每个置换都可以用一个置换矩阵Ek来表示。每个置换都有一个与之对应的逆置换Dk。置换密码的特点是仅有一个发送方和接受方知道的加密置换（用于加密）及对应的逆置换（用于解密）。它是对明文L长字母组中的字母位置进行重新排列，而每个字母本身并不改变。
c) 设n为一固定整数，P、C和K分别为明文空间、密文空间和密钥空间。明/密文是长度为n的字符序列，分别记为X（x1,x2，…,xn）属于P和Y(y1,y2,…,yn)属于C ，K是定义在{1,2,…,n}的所有置换组成的集合。对任何一个密钥（即一个置换），定义置换如下： 加密置换为： 解密置换为： 上式中，是的逆置换，密钥空间K的大小为n！ 2) 算法参数 置换密码算法主要有c、m、k、n四个参数。c为密文，m是明文，k为密钥，n为模数。 3) 算法流程 算法流程。如图所示
五、实验目的： 1）学习置换密码的原理 2）学习置换密码的算法实现 六、实验容： 1.在虚拟机上运行置换密码.exe可执行文件，根据提示输入明文和密钥，同时检查输出的解密后的结果是否与明文一致。 2.学习掌握置换密码的原理，并根据明文和密钥计算出对应的加密文，并与程序输出的结果进行比对，掌握其加密解密的过程。
古典密码运用的两种基本技术 古典密码是一种历史悠久的加密方式，其基本思想是通过将明文转化为不易被破解的密文，以保护信息的安全性。在古代，人们常常使用古典密码来传递重要的信息，从而避免被敌人获知。在这篇文章中，我们将介绍古典密码运用的两种基本技术，即替换和置换。 替换是指将明文中的每个字母都用另一个字母来代替。这种技术最早出现在古希腊时期，被称为凯撒密码。凯撒密码的原理是将明文中的每个字母都向后移动一个固定的位置，例如，将A替换成B，B 替换成C，以此类推。这种替换方式可以很容易地破解，因为字母表只有26个字母，破解者可以通过试错的方式来找出加密的规律。 为了提高替换密码的安全性，人们开始使用多重替换的方法。这种方法可以将多个替换规则组合在一起，使得加密更加复杂。例如，可以将字母表分成几个部分，每个部分使用不同的替换规则，使得破解者更难以找到加密的规律。 置换是指将明文中的每个字母都按照一定的规则进行重新排列。置换密码最早出现在古罗马时期，被称为轮换密码。轮换密码的原理是将明文中的每个字母按照一定的顺序排列，例如，将明文按照3个一组进行排列，得到密文。这种置换方式可以增加加密的难度，因为破解者不知道明文中每个字母出现的位置。 为了提高置换密码的安全性，人们开始使用多重置换的方法。这种方法可以将多个置换规则组合在一起，使得加密更加复杂。例如，可以将明文划分成若干个块，每个块按照不同的置换规则进行重新排
列，然后再将所有块合并成密文。 总之，替换和置换是古典密码运用的两种基本技术。这些技术虽然已经过时，但它们仍然对现代密码学的研究产生了影响。通过对古典密码的研究，人们可以更好地理解密码学的基本原理，从而设计出更加安全的密码系统。
古典密码和流密码的原理及应用 古典密码和流密码是密码学中常见的两种加密算法，它们都有各自的原理和应用。在 本文中，我们将从古典密码和流密码的基本原理、特点和应用进行介绍。 一、古典密码的原理及应用 1. 古典密码的原理 古典密码是指使用传统的加密技术来实现信息加密的方法，其基本原理是通过替换或 置换明文中的信息来隐藏其真实含义。古典密码包括凯撒密码、埃尼格玛密码等。 以凯撒密码为例，其原理是将明文按照一定的位移量进行移位，然后将移位后的字母 作为密文输出。比如将A替换成D，B替换成E，以此类推。这样即使密文被截获，也需要知道移位的位移量才能还原出明文。 2. 古典密码的应用 古典密码多用于古代的军事和外交领域，用来保护国家机密以及军事指令等重要信息。近年来，古典密码也被一些爱好者用来进行通信加密等娱乐用途。 1. 流密码的原理 流密码是一种利用伪随机数发生器生成密钥流，再用该密钥流与明文进行“异或”运 算得到密文的加密方法。其本质是一种通过伪随机数对明文进行混淆的加密技术。 对于流密码，其加密过程即将明文按位与密钥流进行异或操作，得到密文。解密时同 样将密文按位与密钥流进行异或操作，即可得到原来的明文。 2. 流密码的应用 流密码广泛应用于现代通信领域，特别是在无线通信和互联网通信中。流密码因为其 运算速度快、加密强度高和可扩展性强，在实际应用中得到了广泛的应用。 三、古典密码和流密码的特点比较 1. 安全性 古典密码由于使用的密钥空间较小，容易被暴力破解攻击。而流密码使用的密钥流是 一个伪随机数列，其安全性相对较高，因此在加密强度上有着明显的优势。 2. 速度
古典密码的加密和解密速度通常较快，特别是对于简单的置换密码。流密码的加密和解密速度也不慢，因为其基于异或操作，计算速度也相对较快。 3. 可拓展性 古典密码在使用新的密钥时需要重新构造密码表，而流密码在生成新的密钥流时只需要改变密钥生成算法的种子即可，因此在可扩展性上流密码拥有更大的优势。 1. 古典密码的应用场景 古典密码由于其简单易懂的加解密过程，通常应用在一些对加密强度要求不高的通信场景中，也适合一些爱好者用于进行加密通信。 总结 古典密码和流密码是密码学中常见的两种加密算法，它们都有各自的原理、特点和应用。古典密码以其简单易懂的加解密过程在一些对加密强度要求不高的通信场景中得到了应用。而流密码因为其高效的加密速度和强大的加密强度在现代通信系统中得到了广泛的应用。 随着信息技术的不断发展，加密技术也在不断提升，古典密码和流密码仍然是密码学中的重要组成部分，它们的应用将会更加广泛，保护通信安全的使命也将更加重要。
实验一古典密码算法 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。 二实验原理 古典密码算法曾被广泛利用，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。常见的具有代表性的古典密码算法有两种：替代密码、置换密码 替代密码的原理：使用替代法进行加密，就是将明文中的字符用其他字符代替后形成密文。典型的是凯撒密码又叫移位密码。他的加密就是将明文中的每个字母用此字符在字母表中后面的第k个字母替代。 置换密码的原理：不改变明文字符，只将字符在明文中的排序改变，从而实现明文信息的加密。仿射密码就是此原理。 三实验内容和步骤 （1）根据实验原理部分对替代密码算法的介绍，自己创建明文信息，选择一个密钥，编写替代密码算法的实现程序。 1 编写程序 #include cin>>p[i]; if(p[i]>='A'&&p[i]<='Z') { p[i]=p[i]+32+k; } else if(p[i]>='a'&&p[i]<='z') { p[i]=p[i]-32+k; } cout< 一．Kaiser(恺撒)密码 Kaiser密码是传统的代替加密法，当没有发生加密（即没有发生移位）之前，其置换表如1-1-1所示。 表1-1-1 加密时每一个字母向前推移k位，例如k=5，置换表如1-1-2所示。 表1-1-2 于是对明文：data security has evolved rapidly 可以得到密文：IFYF XJHZWNYD MFX JATQAJI WFUNIQD 若令26个字母分别对应整数 0 ～ 25，如表 1-1-3所示。 表1-1-3 则Kaiser加密变换实际上是 c = (m + k) mo d 26 其中m是明文对应的数据，c是与明文对应的密文数据，k是加密用的参数，也称为密钥。 很容易得到相应的Kaiser解密变换是： m = D(c) = (c – k) mod 26 例如明文：data security 对应的数据序列： 3 0 19 0 18 4 2 20 17 8 19 24 k = 5 时得到密文序列： 8 5 24 5 23 9 7 25 22 13 24 3 对应的密文为： I F Y F X J H Z W N Y D 二．单表置换密码 单表置换密码也是一种传统的代替密码算法，在算法中维护着一个置换表，这个置换表记录了明文和密文的对照关系。当没有发生加密（即没有发生置换）之前，其置换表如 1-1-4所示。 表1-1-4 在单表置换算法中，密钥是由一组英文字符和空格组成的，称之为密钥词组，例如当输入密钥词组：I LOVE MY COUNTRY后，对应的置换表如表 1-1-5所示。 表1-1-5 在表1-1-5中 ILOVEMYCUNTR 是密钥词组 LOVE MY COUNTRY 略去前面已出现过的字符O和Y依次写下的。后面ABD……WXZ则是密钥词组中未出现的字母按照英文字母表顺序排列成的，密钥词组可作为密码的标志，记住这个密钥词组就能掌握字母加密置换的全过程。 这样对于明文：data security has evolved rapidly，按照表1-1-5的置换关系，就可以得到密文：VIKI JEOPHUKX CIJ EQDRQEV HIFUVRX。 古典密码实验报告 古典密码实验报告 一、引言 密码学作为一门古老而又神秘的学科，一直以来都吸引着人们的兴趣。在古代，人们为了保护重要信息的安全，发明了各种各样的古典密码。本实验旨在通过 实际操作，了解并研究几种古典密码的原理和加密解密过程。 二、凯撒密码 凯撒密码是最简单的一种古典密码，它的原理是通过将明文中的每个字母按照 一定的偏移量进行替换，从而得到密文。在实验中，我们选择了一个简短的明 文“HELLO”，并将其加密成了密文“KHOOR”。 通过对比明文和密文，我们可以发现，凯撒密码的加密过程非常简单，只需要 将明文中的每个字母按照一定的偏移量进行替换即可。然而，凯撒密码的安全 性非常低，因为偏移量很容易被破解。 三、维吉尼亚密码 维吉尼亚密码是一种基于凯撒密码的改进密码，它引入了一个密钥序列，通过 不同的偏移量来加密明文。在实验中，我们选择了一个较长的明文“CRYPTOGRAPHY”，并使用密钥序列“KEY”进行加密。 维吉尼亚密码的加密过程相对复杂一些，需要根据密钥序列的长度，对明文中 的每个字母选择不同的偏移量进行替换。通过使用密钥序列“KEY”，我们将明文“CRYPTOGRAPHY”加密成了密文“DWUMQVQWUH”. 维吉尼亚密码相较于凯撒密码，提高了加密的复杂度和安全性。然而，它的密 钥序列仍然可能被破解，因此在实际应用中需要更复杂的密码算法。 四、栅栏密码 栅栏密码是一种将明文按照一定规则排列后再读取的密码算法。在实验中，我们选择了一个较短的明文“HELLO WORLD”，并使用栅栏数为3进行加密。 栅栏密码的加密过程非常简单，只需要将明文按照栅栏数进行排列，然后按照从上到下、从左到右的顺序读取即可。通过使用栅栏数为3，我们将明文“HELLO WORLD”加密成了密文“HWEOLLLROD”. 栅栏密码的加密过程简单快捷，但是它的安全性也很低。由于栅栏数有限，密文很容易被破解。 五、结论 通过本次实验，我们对凯撒密码、维吉尼亚密码和栅栏密码进行了实际操作和研究。这些古典密码虽然简单易懂，但是安全性较低，容易被破解。 在现代密码学中，人们已经发展出了更加复杂和安全的密码算法，如DES、AES 等。这些密码算法通过引入更多的数学原理和计算复杂度，提高了密码的安全性。 然而，随着计算机技术的发展和量子计算的崛起，传统的密码算法也面临着新的挑战。因此，我们需要不断研究和发展更加安全的密码算法，以应对未来的密码攻击。 古典密码的实验报告 1. 引言 古典密码是一种古老的加密技术，用于在信息传递过程中保护敏感信息的安全性。它通过将明文转换成密文，从而使未经授权的个体无法理解信息的内容。本实验旨在介绍几种常见的古典密码算法，并通过实验验证其加密和解密的过程。 2. 凯撒密码 凯撒密码是最简单的古典密码之一，它通过将明文中的每个字母向前或向后移动固定的位置来加密信息。例如，当移动的位置为3时，明文中的字母A将被替换为D，字母B将被替换为E，以此类推。 2.1 加密过程 1.输入明文。 2.设置移动的位置。 3.对于明文中的每个字母，按照移动的位置将其替换为对应的字母。 4.得到密文。 2.2 解密过程 1.输入密文。 2.设置移动的位置。 3.对于密文中的每个字母，按照移动的位置将其替换为对应的字母。 4.得到明文。 3. 维吉尼亚密码 维吉尼亚密码是一种多表密码，它通过使用一系列凯撒密码表来加密信息。每个表中的移动位置逐个递增，这样可以更好地混淆明文的结构。 3.1 加密过程 1.输入明文。 2.输入密钥。 3.对于明文中的每个字母，找到对应的凯撒密码表。 4.根据对应的表和密钥，将明文中的字母替换为密文。 5.得到密文。 3.2 解密过程 1.输入密文。 2.输入密钥。 3.对于密文中的每个字母，找到对应的凯撒密码表。 4.根据对应的表和密钥，将密文中的字母替换为明文。 5.得到明文。 4. 培根密码 培根密码是古典密码中的另一种类型，它使用一系列相同长度的字母组成的密钥来加密信息。明文中的每个字母都将被替换为对应密钥中的字母。 4.1 加密过程 1.输入明文。 2.输入密钥。 3.对于明文中的每个字母，将其对应到密钥中的相应字母。 4.得到密文。 4.2 解密过程 1.输入密文。 2.输入密钥。 3.对于密文中的每个字母，将其对应到密钥中的相应字母。 4.得到明文。 5. 实验结果与讨论 在本实验中，我们使用了凯撒密码、维吉尼亚密码和培根密码进行加密和解密实验。通过对不同算法的测试，我们发现： 1.凯撒密码是最简单的古典密码之一，但由于移动位置的确定性，易受 到频率分析等攻击方式的威胁。 2.维吉尼亚密码通过使用多个凯撒密码表，增加了加密的复杂性，使得 破解变得更加困难。 3.培根密码使用一系列字母组成的密钥，对明文进行替换。它的安全性 依赖于密钥的保密性，但一旦密钥泄露，密码就会立即失效。 在实际应用中，古典密码由于其简单性和易于理解的特点，已经不再被广泛使用。相比之下，现代密码算法（如AES，RSA等）具有更高的安全性和更复杂的加 《网络攻击与防御》 实验报告 课程名称：信息安全技术 实验名称：古典密码之凯撒密码 指导教师： 学生姓名： 组号： 实验日期： 实验地点： 实验成绩：一 计算机科学与技术学院 计算机系网络教研室制 一、实验目的 （1）编程实现凯撒加密、解密算法，理解密码学基础知识，初步建立密码学思维方式。 （2）通过不断增加凯撒解密难度，理解唯密文解密，提高解密性能。 实验环境操作系统：Windows 10操作系统 软件工具：C++语言编译环境三、实验内容与实验要求 （1）在允许输入密码条件下，编程实现凯撒密码加解密解密。要求： ①从一文本文件读入英文文章（明文或密文）。 ②对读入内容加密或解密后写入另一文本文件。 （2）在不允许输入密码条件下，编程实现解密凯撒密码加密密文。要求绘制三种情况下解密程序流程图，说明不同解密程序存在的不足。程序需要计算、显示解密使用时间（单位：ms） o ①已知cl =wk 1 v lv d errn,求pl。（初级解密） 问：两次使用凯撒，能否正确解密？（字符串用凯撒加密后的结果再用凯撒加密一次。） ②已知cl =go kbo cdenoxdc, 或cl =zh duh vwxghqwv, 求pl。（中级解密） ③已知cl =rxwvlgh wkh eleoh, wkhvh via zrugv duh wkh prvw idprxv Iq doo wkh olwhudwxuh ri wkh zruog. wkhb zhuh vsrnhq eb kdpohw zkhq kh zdv wklqnlqj dorxg, dqg wkhb duh wkh prvw idprxv zrugv Iq vkdnhvshduh ehfdxvh kdpohw zdv vshdnlqj qrw rqob iru klpvhoi exw dovr iru hyhub wklqnlqj pdq dqg zrpdq. wr eh ru qrw wr eh, wr olyh ru qrw wr olyh, wr olyh ulfkob dqg dexqgdqwob dqg hdjhuob, ru wr olyh gxoob dqg phdqob dqg vfdufhob. d sklorvrskhu rqfh zdqwhg wr nqrz zkhwkhu kh zdv dolyh ru qrw, zklfk lv d jrrg txhvwlrq iru hyhubrqh wr sxw wr klpvhoi rffdvlrqdoob. kh dqvzhuhg Iw eb vdblqj: 〃1 wklqn, wkhuhiruh dp. 〃，求pl。（高级解密）对给定较长密文文件进行解密测试，测试结果填入表。 要求密文的内容不少于1000个英文单词，使用凯撒密码加密，加密密码保密。正确率二正确单词数/单词总数，智能程度：优秀（解密结果正确与否不需要人工判断）、一般。 表 四、实验过程与分析 （1）在允许输入密码条件下的实验结果。 一、实验背景与目的 通过实现简单的古典密码算法，理解密码学的相关概念如明文（plaintext）、密文（ciphertext）、加密密钥(encryption key)、解密密钥（decryption key）、加密算法(encryption algorithm)、解密算法(decryption algorithm)等。 二、实验环境 Visual C++6.0 三、实验内容 (1)用C\C++语言实现仿射变换（Affine）加/解密算法；2） (2)用C\C++语言实现统计26个英文字母出现的频率的程序； (3)利用仿射变换加/解密程序对一段较长的英文文章进行加密，再利用统计 软件对明文和密文中字母出现的频率进行统计并作对比，观察有什么规 律。 其中a, b为密钥， 25 , 0≤ ≤b a ，且gcd(a, 26)=1 实验要求：加/解密程序对任意满足条件的a、b都能够处理。仿射变换： 加密： ()26 mod , b am m E c b a + = = 解密： ()()26 mod 1 , b c a c D m b a - = =- 四、实验原理 一个仿射变换对应于一个矩阵和一个向量的乘法，而仿射变换的复合对应于普通的矩阵乘法，只要加入一个额外的行到矩阵的底下，这一行全部是0除了最右边是一个1，而列向量的底下要加上一个1。仿射变换原理在基于MQ问题的多变元公钥密码中,公钥一般是方程组,但是这种没有处理的方程组很容易受到插值法的攻击,例如:首先在q元有限域上选取个变量以及个变量。构造方程组:这里面公钥信息方程组就是:其中是明文信息,而则是密文。可以看出这样的公钥信息很容易受到插值法的攻击,下面使用仿射将 古典密码是指在古代使用的一种加密方式，其加密原理和技巧虽然简单，但在当时却扮演着重要的角色。古典密码的加密技巧多种多样， 其中最基本的处理技巧包括：移位密码、替换密码和重复密钥密码等。本文将从这些方面逐一进行介绍。 一、移位密码 移位密码是古代加密中最基本的处理技巧之一，其原理是按照规定的 偏移量将明文中的字母进行移动，从而生成密文。最常见的移位密码 是凯撒密码，即按照规定的偏移量将字母进行移动，例如A变成D，B 变成E，以此类推。解密时只需按照相同的偏移量将密文中的字母向相反方向移动即可得到明文。 二、替换密码 替换密码是古代加密中另一种常见的处理技巧，其原理是将明文中的 字母按照一定的规律进行替换，从而生成密文。最典型的替换密码是 简单替换密码，即按照一定的对应关系将明文中的字母替换为密文中 的字母，例如A替换为D，B替换为E，以此类推。解密时只需按照 对应的关系将密文中的字母替换为明文中的字母即可得到原文。 三、重复密钥密码 重复密钥密码是古代加密中较为复杂的一种处理技巧，其原理是利用 重复的密钥对明文进行加密。具体来说，将密钥按照规定的长度进行 重复，然后与明文进行逐位的异或运算，从而生成密文。解密时只需 再次对密文与重复的密钥进行逐位的异或运算即可得到明文。 以上所述的移位密码、替换密码和重复密钥密码，是古典密码中最基 本的处理技巧。虽然这些技巧在今天看来显得十分简单，但在古代却 曾经扮演着非常重要的角色，为信息的安全传递提供了保障。通过对 这些基本的处理技巧的了解，我们不仅能够更加深入地理解古典密码 的加密原理，还能够更好地欣赏古代加密技术的精妙之处。古典密码 是古代加密技术的代表，虽然在今天看来可能已经过时，但在古代却 发挥了非常重要的作用。古代的情报传递和保密工作都离不开古典密 码的加密和解密技术。它们被广泛应用于战争、外交、商业和政治等 领域，为信息的安全传递提供了保障。 移位密码是古典密码中最简单的一种加密技术。它的原理是按照规定 的偏移量将明文中的字母进行移动，从而生成密文。这种加密技术的 优点是简单易懂，缺点是加密强度不高，容易被破解。然而，在古代，由于技术条件的限制和加密技术的相对落后，移位密码仍然发挥了重 要作用。 替换密码是古典密码中另一种常见的处理技巧。它的原理是将明文中 的字母按照一定的规律进行替换，从而生成密文。替换密码包括简单 古典密码与破译 、实验目的及意义 本实验主要涉及代数，利用模运算意义下的矩阵乘法、求逆矩阵、线性无关、线性空间与线性变换等概念和运算，学习古典密码体制的加密、解密和破译过程. 二、实验内容 I.Hill 2 加密; 2.Hill 2 解密。 三、实验步骤 1. 开启软件平台一一MATLAB，开启MATLAB编辑窗口； 2•根据加密解密算法步骤编写M文件 1. 保存文件并运行； 2. 观察运行结果（数值或图形）； 3. 根据观察到的结果和体会写出实验报告。 四、实验要求与任务 根据实验内容和步骤，完成以下实验，要求写出实验报告。 1. 实际问题（甲）的修正：按照甲方与乙方的约定，他们之间的密文通信采用Hill 2密码，密钥为二阶矩阵A="2 i且汉语拼音的26个字母以及空格（字 2 4丿 母A~Z的表值为1~26,空格的表值为0）与0〜26之间的整数建立——对应的关系，称之为字母的表值，试修正表1、表2以及附录中的程序，以给出模27 意义下矩阵可逆的判别方法和具体求法. 2. 若将你姓名的拼音作为明文，例如：赵本山（ZHAO BEN SHAN，含空格），密钥等参见练习1,求其在模27意义下的Hill 2密文. 3. 若将你姓名的拼音作为Hill 2密文，例如：赵本山（ZHAO BEN SHAN，含空格），密钥等参见练习1，求其在模27意义下的明文. 五.程序代码及运行结果（经调试后正确的源程序） 1.实际问题（甲）的修正：按照甲方与乙方的约定，他们之间的密文通信采用Hill 2密码，密钥为二阶矩阵A="2 i且汉语拼音的26个字母以及空格（字 wilyes11 收集博客（与学习无关）:https://www.doczj.com/doc/5d19306152.html,.en/u/1810231802 现代密码学 实 验 报 告 院系：理学院 班级：信安二班 姓名： 学号： 前言 密码学（Cryptology）是研究秘密通信的原理和破译秘密信息的方法的一门学科。密码学的基本技术就是对数据进行一组可逆的数学变换，使未授权者不能理解它的真实含义。密码学包括密码编码学（Cryptography）和密码分析学（Cryptanalyst）两个既对立又统一的主要分支学科。研究密码变化的规律并用之于编制密码以保护信息安全的科学，称为密码编码学。研究密码变化的规律并用之于密码以获取信息情报的科学，称为密码分析学，也叫密码破译学。 密码学在信息安全中占有非常重要的地位，能够为信息安全提供关键理论与技术。密码学是一门古老而深奥的学问，按其发展进程，经历了古典密码和现代密码学两个阶段。现代密码学（Modern Cryptology）通常被归类为理论数学的一个分支学科，主要以可靠的数学方法和理论为基础，为保证信息的机密性、完整性、可认证性、可控性、不可抵赖性等提供关键理论与技术。 古典密码算法实验 在密码编码体制中有两种基本也是古老的编码体制一直沿用至今，它们是代替密码和置换密码，其历史悠久并且是现代密码体制的基本组成部分，在密码学中占有重要地位。古典密码是密码学发展的一个阶段，也是近代密码学产生的渊源，一般把Shannon 在1949 年发表“保密系统的通信理论”之前的时期称为古典密码时期。尽管古典密码大多比较简单，一般可用手工或机械方式实现，且都可用统计分析方法破译，目前已很少采用。但是，古典密码所采用的代替技术和置换技术仍然是现代分组密码算法设计的基础，了解它们的设计原理，有助于理解、设计和分析现代密码。 一、实验目的 通过编程实现经典的代替密码算法和置换密码，包括移位密码、维吉尼亚密码、周期置换密码、列置换密码，加深对代替技术的了解，为现代分组密码实验奠定基础。 二、实验原理 代替（Substitution）是古典密码中基本的处理技巧，就是将明文字母由其他字母表中的字母替换的一种方法。代替密码（Substitution Cipher）就是使用代替法进行加解密的密码算法。代替密码的密钥是一个替换表，它表示了明文字母与密文字母的对应关系。加密时，通过查表，明文字母被逐个替换后，生成看似无任何意义的字母串，即密文。解密时，逆向使用替换表，将密文字母逐个替换为明文字母。 按照一个明文字母是否总是被一个固定的字母代替进行划分，代替密码可分为两类： （1）单表代替密码（Monoalphabetic Substitution Cipher）：明文中出现的同一个字母，不管它出现在什么位置，在加密时都用相同的字母来代替。移位密码就是单表代 替密码。 （2）多表代替密码（Polyalphabetic Substitution Cipher）：明文中出现的同一个字母，在加密时不是完全被相同的字母代替，而会根据其出现的位置次序用不同的字母 代替。维吉利亚密码就是多表代替密码。 1．移位密码 移位密码（Shift Cipher）是一种典型的单表替代密码，也称为加法密码。 移位密码的加密方法就是将明文中的每个字母用其在字母表后面的第k 个字母替代，它的加密过程可以表示为： c = (m + k) mo d n 其中，m 为明文字母在字母表中的位置数；n 为字母表中的字母总数；k 为密钥；c 为密 文字母在字母表中对应的位置数。相应的，移位密码的解密过程可以表示为： m = (c - k) mod n 实验代码： #include古典密码算法实验原理
古典密码实验报告
古典密码的实验报告
信息安全古典密码之凯撒密码
古典密码学实验
古典密码中用到的最基本的处理技巧
数学建模实验报告古典密码与破译
现代密码学-古典密码-实验报告
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