古典密码实验
【实验原理】
代换密码体制的一般定义为M=C=K=Z26，其中M为明文空间、C为密文空间、K为密钥空间、Z26为26个整数(对应26个英文字母)组成的空间；要求26个字母与模26的剩余类集合{0,1,2,…,25}建立一一对应的关系。
一、移位密码
移位密码的加密实现上就是将26个英文字母向后循环移动k位，其加解密可分别表示为：
c=E k(m)=m+k(mod 26)
m=D k(c)=c-k(mod 26)
其中，m、c、k是满足0≤m,c,k≤25的整数。
二、乘法密码
乘法密码是通过对字母等间隔抽取以获得密文，其加解密可分别表示如下：
c=mk(mod 26)
m=ck-1(mod26)
其中，m、c、k是满足0≤m,c,k≤25，且gcd(k,26)=1的整数。
三、仿射密码
仿射密码的加密是一个线性变换，将移位密码和乘法密码相结合，其加解密可分别表示为：
c=E a,b(m)=am+b(mod 26)
m=D a,b(m)=a-1(c-b)(mod 26)
其中：a、b是密钥，是满足0≤a,b≤25和gcd(a,26)=1的整数，即a和26互素；a-1表示a的逆元，即a-1?a≡1 mod 26。
四、Playfair密码
Playfair是一个人工对称加密技术，由Charles Wheatstone在1854年发明，得名于其推广者Lord Playfair。Playfair密码是一种著名的双字母单表替代密码，实际上Playfair密码属于一种多字母替代密码，它将明文中的双字母作为一个单元对待，并将这些单元转换为密文字母组合。Playfair密码基于一个5×5的字母矩阵，该矩阵通过使用一个英文短语或单词串即密钥来构造，去掉密钥中重复的字母得到一个无重复字母的字符串，然后再将字母表中剩下的字母依次从左到右、从上往下填入矩阵中。
例如，若密钥为“playfair is a digram cipher”，去除重复字母后，得到有效密钥“playfirsdgmche”，可得字母矩阵如图1.1.1-1所示。
图1.1.1-1
注意：字母I，J占同一个位置。
设明文字母对为(P1，P2)，Playfair密码的加密算法如下：
(1)若P1、P2在同一行，密文C1、C2分别是紧靠P1、P2右端的字母，其中第一列被
看作是最后一列的右方(解密时反向)；
(2)若P1、P2在同一列，密文C1、C2分别是紧靠P1、P2下方的字母，其中第一行被
看作是最后一行的下方(解密时反向)；
(3)若P1、P2不在同一行，也不在同一列，则C1、C2是由P1、P2确定的矩形其它两
角的字母，且C1和P1在同一行，C2和P2在同一行(解密时处理方法相同)；
(4)若P1＝P2，则两个字母间插入一个预先约定的字母，如q，并用前述方法处理；如
balloon，则以ba lq lo on 来加密；
(5)若明文字母数为奇数，则在明文尾填充约定字母。
五、维吉尼亚密码
Vigenenre密码是最著名的多表代换密码，是16世纪法国著名密码学家Blaise de Vigenenre发明的。Vigenenre密码使用一个词组作为密钥，密钥中每一个字母用来确定一个代换表，每一个密钥字母被用来加密一个明文字母，第一个密钥字母加密第一个明文字母，第二个密钥字母加密第二个明文字母，等所有密钥字母使用完后，密钥再次循环使用，于是加解密前需先将明密文按照密钥长度进行分组。密码算法可表示如下：
设密钥K=(k1,k2,…,k d)，明文M=(m1,m2,…,m n)，密文C=(c1,c2,…,c n)；
加密变换为：c i=E ki(m i)=m i+k i(mod 26)
解密变换为：m i=D ki(c i)=c i-k i(mod 26)
通常通过查询维吉尼亚表进行加解密。
【实验环境】
ISES客户端
Microsoft CLR Debugger 2005或其它调试器
【实验步骤】
此处以移位密码为例说明，乘法密码、仿射密码、Playfair密码和维吉尼亚密码可参照完成。
一、加解密计算
(一)加密
(1)参照实验原理，在明文栏输入所要加密的明文，在密钥栏输入相应的密钥，如下图
所示。
图1.1.1-2
(2)点击“加密”按钮，在密文文本框内就会出现加密后的密文，如图1.1.1-3所示。
图1.1.1-3
(二)解密
(1)在密文栏相应的文本框内输入所要解密的密文，在密钥栏输入相应的密钥，如图
1.1.1-4所示。
图1.1.1-4
(2)点击“解密”按钮，在明文文本框内就会出现解密后的明文，如图1.1.1-5所示。
图1.1.1-5
二、扩展实验
(1)点击扩展实验下的按钮，进入相应算法的扩展实验面板，此处为移位密码扩展实验
的面板，如图1.1.1-6所示。
图1.1.1-6
(2)在“密钥k”栏中输入一个介于0~25之间的整数，如19，点击“确定”按钮后，
系统显示出“明文-密文映射表”，如图1.1.1-7所示。
图1.1.1-7
(3)在明文文本框中输入明文（如“Classical Cryptology.”），并点击“加密”按钮，在
密文文本框内就会出现加密后的密文（如“VETLLBVTEVKRIMHEHZR”。注，系
统会自动删除非英文字母，并自动将明文变换为小写字母），如图1.1.1-8所示。
图1.1.1-8
(4)解密过程是加密过程的逆过程，在密文文本框中输入密文(确保密钥已经正确输入)，
点击“解密”按钮，即可得到相应的明文。
三、算法跟踪
(一)加密跟踪
(1)选择要跟踪的算法即移位密码，在相应的算法计算区域填写明文和密钥。
(2)点击“跟踪加密”按钮，此时会弹出选择跟踪调试器对话框，如图1.1.1-9所示，对
话框中所列出的可选调试器根据系统中所安装的调试器而不同。
图1.1.1-9
(3)选择“新实例Microsoft CLR Debugger 2005”或其它调试器并点击“是”，打开调
试器如图1.1.1-10所示。
图1.1.1-10
(4)如果出现选择编码的对话框时选择“(自动检测)”，进入代码跟踪界面，如图1.1.1-11
所示。
图1.1.1-11
(5)选择对应c#源代码的xxx.cs标签页并按下快捷键F10开始跟踪，如图1.1.1-12所示。
图1.1.1-12
(6)当算法跟踪完毕后，会自动切换回实验窗口并显示计算结果。
(7)查看实验面板中的计算结果，然后切换回调试器，选择工具栏中的“停止调试”按
钮或按下SHIFT + F5快捷键以停止调试，如图1.1.1-13所示。
(8)关闭调试器，如图1.1.1-14所示，弹出保存对话框，选择“否”不保存。
图1.1.1-14
(二)解密跟踪
跟踪解密算法时，选择要跟踪的算法，在相应的算法计算区域填写密文和密钥，点击“跟踪
解密”按钮，具体参照加密跟踪步骤。
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
现代密码学 实验报告 学生姓名 学号 专业班级计算机科学与技术指导教师段桂华 学院信息科学与工程学院完成时间2016年4月
实验一密码算法实验 [实验目的] 1.掌握密码学中经典的对称密码算法AES、RC4的算法原理。 2.掌握AES、RC4的算法流程和实现方法。 [实验预备] 1.AES算法的基本原理和特点。 2.流密码RC4的密钥流生成以及S盒初始化过程。 [实验内容] 1. 分析AES、RC4的实现过程。 2. 用程序设计语言将算法过程编程实现。 3. 完成字符串数据的加密运算和解密运算 输入十六进制明文：11223344556677889900AABBCCDDEEFF 输入十六进制密钥：13579BDF02468ACE1234567890ABCDEF [实验步骤] 1. 预习AES、RC4算法。 2. 写出算法流程，用程序设计语言将算法过程编程实现。 3. 输入指定的明文、密钥进行实验，验证结果。 4. 自己选择不同的输入，记录输出结果。 写出所编写程序的流程图和运行界面、运行结果。 一、AES算法 1、AES算法简介 AES 是一种可用来保护电子数据的新型加密算法。特别是，AES 是可以使用128、192 和 256 位密钥的迭代式对称密钥块密码，并且可以对 128 位（16 个字节）的数据块进行加密和解密。与使用密钥对的公钥密码不同的是，对称密钥密码使用同一个密钥来对数据进行加密和解密。由块密码返回的加密数据与输入数据具有相同的位数。迭代式密码使用循环结构来针对输入数据反复执行排列和置换运算。 2、算法实现及流程 以加密函数为例，如下所示，首先对密钥进行预处理密钥扩展，然后明文进行Nr（Nr与密钥长度有关）次迭代运算，包括字节替换SubBytes、移位行运算ShiftRows、混合列运算MixColumns、以及轮秘钥加密AddRoundKey。
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“.
南京信息工程大学实验（实习）报告实验（实习）名称对称密码实验（实习）日期得分指导教师 系计软院专业网络工程年2011 班次 1 姓名学号20111346026 一．实验目的 1.理解对称加密算法的原理和特点 2.理解DES算法的加密原理 二．实验内容 第一阶段：初始置换IP。在第一轮迭代之前，需要加密的64位明文首先通过初始置换IP 的作用，对输入分组实施置换。最后，按照置换顺序，DES将64位的置换结果分为左右两部分，第1位到第32位记为L0，第33位到第64位记为R0。 第二阶段：16次迭代变换。DES采用了典型的Feistel结构，是一个乘积结构的迭代密码算法。其算法的核心是算法所规定的16次迭代变换。DES算法的16才迭代变换具有相同的结构，每一次迭代变换都以前一次迭代变换的结果和用户密钥扩展得到的子密钥Ki作为输入；每一次迭代变换只变换了一半数据，它们将输入数据的右半部分经过函数f后将其输出，与输入数据的左半部分进行异或运算，并将得到的结果作为新的有半部分，原来的有半部分变成了新的左半部分。用下面的规则来表示这一过程（假设第i次迭代所得到的结果为LiRi）: Li = Ri-1; Ri = Li-1⊕f(Ri-1,Ki);在最后一轮左与右半部分并未变换，而是直接将R16 L16并在一起作为未置换的输入。 第三阶段：逆（初始）置换。他是初始置换IP的逆置换，记为IP-1。在对16次迭代的结果（R16 L16）再使用逆置换IP-1后，得到的结果即可作为DES加密的密文Y输出，即Y = IP-1 （R16 L16） 三．流程图&原理图
流程图
DES原理图
课程实验报告 课程密码学实验 学院通信工程学院 专业信息安全 班级14083611 学号14084125 学生姓名刘博 实验名称DES密码实验 授课教师胡丽琴
DES密码实验 一、实验要求： 1、了解分组密码的起源与涵义。 2、掌握DES密码的加解密原理。 3、用Visual C++实现DES密码程序并输出结果。 二、实验内容： 1、1949年，Shannon发表了《保密系统的通信理论》，奠定了现代密码学的基础。他还指出混淆和扩散是设计密码体制的两种基本方法。扩散指的是让明文中的每一位影响密文中的许多位，混淆指的是将密文与密钥之间的统计关系变得尽可能复杂。而分组密码的设计基础正是扩散和混淆。在分组密码中，明文序列被分成长度为n的元组，每组分别在密钥的控制下经过一系列复杂的变换，生成长度也是n的密文元组，再通过一定的方式连接成密文序列。 2、DES是美国联邦信息处理标准(FIPS)于1977年公开的分组密码算法，它的设计基于Feistel对称网络以及精心设计的S盒，在提出前已经进行了大量的密码分析，足以保证在当时计算条件下的安全性。不过，随着计算能力的飞速发展，现如今DES已经能用密钥穷举方式破解。虽然现在主流的分组密码是AES，但DES的设计原理仍有重要参考价值。在本实验中，为简便起见，就限定DES 密码的明文、密文、密钥均为64bit，具体描述如下： 明文m是64bit序列。 初始密钥K是64 bit序列(含8个奇偶校验bit)。 子密钥K1, K2…K16均是48 bit序列。 轮变换函数f(A,J)：输入A(32 bit序列), J(48 bit序列)，输出32 bit序列。 密文c是64 bit序列。 1)子密钥生成： 输入初始密钥，生成16轮子密钥K1, K2 (16) 初始密钥(64bit)经过置换PC-1，去掉了8个奇偶校验位，留下56 bit，接着分成两个28 bit的分组C0与D0，再分别经过一个循环左移函数LS1，得到C1与D1，连成56 bit数据，然后经过置换PC-2，输出子密钥K1，以此类推产生K2至K16。
密码学实验报告 学院：计算机科学与技术 班级： 学号： 姓名： 指导老师:
密码学 实验日志 实验题目： DES （或AES ）分组密码 实验目的： 熟悉分组密码加解密算法的基本原理，加深对所提供的部分源程序的理解； 分组密码将明文分成一组一组，在密钥的控制下，经过加密变换生成一组一组的密文。具体而言，分组密码就是将明文消息序列 ,,,,21i m m m 划分成等长的消息组 ),,,,(),,,,(22121n n n n m m m m m m ++在密钥t k k k k ,,,21 =的控制下按固定的加密算法一组一 组进行加密，输出一组一组密文 ),,,,(),,,,(22121l l l l c c c c c c ++。 下面的实验以DES 算法为例，DES 算法明文分组长为64bit ，加密后得到64bit 的密文，输入初始种子密钥为64bit ，第8、16、24、32、40、48、56、64为奇偶校验位，实际的密钥长为56bit 。DES 加密过程由三个阶段来完成： (1) 初始置换IP ，用于重排明文分组的64bit 数据； (2) 相同结构的16轮迭代，每轮中都有置换和代换运算，第16轮变换的输出分为左右两半，并交换次序。 (3) 逆初始置换IP -1 （为IP 的逆）后，产生64bit 的密文。 实验要求： (1) Windows 系列操作系统； (2) VC6.0编程环境。 (3) 提交完整的程序代码清单和详细的注释； (4) 要求有程序运行结果显示。当加密成功时，得到密文；输入相同的密钥，能将密文恢复成明文。 实验主要步骤： (1) 熟悉分组密码加解密算法的基本原理，加深对所提供的部分源程序的理解； (2) 分析源程序中密码算法的加解密和子密钥生成等典型模块的主要功能，并对源程序加上注释； (3) 在已提供的部分源程序的基础上，添加源程序省缺的部分； (4) 对给定的消息分组进行加解密运算和验证。 源代码： #include
信息安全实验报告 学号： 学生姓名： 班级：
实验三密码学实验 一、古典密码算法实验 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、编译环境 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。 三、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。 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单表替代密码，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
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： a t t a c k b e g i n s a t f i v e 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： 1 2 3 4 5 6 f = 1 4 5 3 2 6 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： a a c t t k b i n g e s a I v f t e 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。 四、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，并选择 一个密钥k，编写替代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置换密码算法的介绍，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。 五、总结与思考 记录程序调试过程中出现的问题，分析其原因并找出解决方法。记录最终实现的程序执行结果。
信息安全实验报告 课程名称: _ 专业:计算机科学与技术 _2010_级_02班 实验编号：实验项目_ 指导教师_ _ 姓名：闫斌学号： 2010012854 实验成绩：＿＿＿ 实验一古典密码算法 实验名称：古典密码算法 实验类型: 设计性实验 学时：4 适用对象: 信息安全 1.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.实验目的 通过变成实现替代密码算法和置换密码算法，加深对古典密码体质的了解，为深入学习密码学奠定基础。 3.实验环境 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。 4.实验内容 4.1替代密码算法 4.1.1 根据实验远离部分对替代密码算法的介绍，创建明文信息，并选择一个密钥k，编写替代密码算法的实现程序，实现加密和解密操作。 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。 4.1.2 替代密码算法的远离是使用替代法进行加密，就是将明文的字符用其他字符替代后形成密文。例如字母a、b、c、d，用D、E、F、G做对应替换后形成密文。 4.1.3 代码
#include
实验一古典密码-Vigenere算法 班级：学号：姓名： 一、实验目的 1、理解简单加密算法的原理； 2、掌握Vigenere密码的原理，完成Vigenere密码加解密程序的编写； 3、通过实验，加深对古典密码体制的了解，掌握对字符进行灵活处理的方法。 二，实验要求 根据Vigenere密码的原理编写程序，对输入的符号串能够根据设置的密钥分别正确实现Vigenere加密和解密功能。 三，实验过程及内容 源程序 #include "stdio.h" #include "string.h" #define BUF_MAX 100 static int square[27][27]; //密钥统一转换为大写字母 void UpperKey(char key[]) { int key_length = strlen(key); for(int i = 0; i < key_length; i++) { if (key[i] >= 'a' && key[i] <= 'z') { key[i] -= 32; } } } //Vigenere加密 void VigenereEncrypt(char word[], char key[]) { char text[BUF_MAX]; int key_length = strlen(key);
int word_length = strlen(word); int i, j, k; for(i = 0; i < word_length; i++) { j = i % key_length; if (word[i] >= 'a' && word[i] <= 'z') { k = word[i] - 'a'; k = (k + key[j] - 'A') % 26; text[i] = k + 'a'; } else if (word[i] >= 'A' && word[i] <= 'Z') { k = word[i] - 'A'; k = (k + key[j] - 'A') % 26; text[i] = k + 'A'; } else { text[i] = word[i]; } } text[i] = '\0'; printf("Encrypt string:"); puts(text); } //Vigenere解密 void VigenereDecript(char en_word[], char key[]) { char word[BUF_MAX]; int key_length = strlen(key); int word_length = strlen(en_word); int i, j, k; for(i = 0; i < word_length; i++) { j = i % key_length; if (en_word[i] >= 'a' && en_word[i] <= 'z')
云南大学数学与统计学实验教学中心实验报告 课程名称：密码学实验学期：2013-2014学年第一学期成绩： 指导教师：陆正福学生姓名：卢富毓学生学号：20101910072 实验名称：零知识证明实验要求：必做实验学时：4学时 实验编号： No.3 实验日期：2013/9/28完成日期：2012/10/18 学院：数学与统计学院专业：信息与计算科学年级： 2010级 一、实验目的： 了解零知识证明，同时掌握FFS识别方案。 二、实验内容： 1. 理解零知识证明 2. 基于GMP实现FFS零知识证明方案 三、实验环境 Linux平台 Code::Block IDE https://www.doczj.com/doc/cc4334688.html, 网络在线编程平台（本实验是在此平台中完成的，效果一样） 四、实验过程（请学生认真填写）： 1. 预备知识： “零知识证明”它指的是证明者能够在不向验证者提供任何有用的信息的情况下，使验证者相信某个论断是正确的。零知识证明实质上是一种涉及两方或更多方的协议，即两方或更多方完成一项任务所需采取的一系列步骤。证明者向验证者证明并使其相信自己知道或拥有某一消息，但证明过程不能向验证者泄漏任何关于被证明消息的信息。 2. 实验过程 A、原理分析： Feige-Fait-Shamir是一种并行的认证形式。具体做法如下 首先：选择大素数q 和p, 计算n=pq ，Peggy 拥有密钥s1, s2, ...,sk 接着做如下UML图中的内容：
//缺点有：首先在编写好程序后才发现，无法模拟伪造者来进行。这个由结果就能看出来。 //同时，此程序仅仅模拟，做不到并行认证。 五、实验总结 1．遇到的问题、分析并的出方案（列出遇到的问题和解决办法，列出没有解决的问题）：遇到问题： 主要是对于算法的不熟悉，不能清晰的认识整个算法运作。 分析并解决： 仔细揣摩，并且动手写了一下算法的UML图。得到了加深。 2．体会和收获。 收获： 加深了GMP中函数的运用。 在学习零知识证明的知识后，了解了什么是零知识证明，同时会了一点零知识证明的方法。这是比较大的收获——毕竟以前从没有想过这方面的东西，接触之后才恍然。 当然这个FFS算法也并不是一定的安全。也存在着一定的缺陷和漏洞，例如验证次数、对于vi的猜测等等。 六、参考文献 GMP_Document 《应用密码学》林岱岳 《密码学概论》wade trape 七、教师评语：
实验成绩 《信息安全概论》实验报告 实验一古典密码实验 专业班级：学号：姓名：完成时间：2016/ 05/ 09 一、实验目的 理解简单加密算法的原理；掌握凯撒密码的原理，完成凯撒密码加解密程序的编写；通过实验，加深对古典密码体制的了解，掌握对字符进行灵活处理的方法。 二、实验内容 根据凯撒密码的原理编写程序，对输入的符号串能够根据设置的密钥分别正确实现凯撒加密和解密功能。 三、实验环境和开发工具 1.Windows 7 系统 2.Eclipse 3.JDK 1.7 四、实验步骤和结果 首先获取要加密的内容以及密钥，凯撒密码的密钥即字符移动的位数。由于凯撒密码器的移位是针对字符的，因此需要将待加密的内容中每个字符取出，然后针对每个字符分别加以移位。主要步骤如下： （1）读取要加密的字符串、密钥。 （2）取出字符串中每个字符。 使用字符串类的 charAt（）方法取出每个字符，分别加以移位。
（3）对每个字符进行移位。 由于字母表中共26个字符，因此移位前先将移动的位数(key)和26取模。由于Java中字符和整型可自动转换，因此将字符加上一个正整数即代表在字母表中右移多少位。如果移动的位数是负值，则代表在字母表中左移多少位。 尽管在移动之前已经将移动的位数和26取了模，但通过这种方式实现右移或左移仍可能发生超界。如字母x右移4位应该是字母b，但将字母x增加4后超出26个字母的范围。因此移位后使用两个if语句判断一下，如果向左超界（c<'a'）则增加26；向右超界（c>'z'）则减去26。 源程序： package Caesar; import java.io.*; import java.util.Scanner; /** * @author SiRuYan */ public class Caesar { // 声明一些全局变量 public static String path; public static String estr = ""; public static char c; /** * 凯撒密码加密方法 * * @param str * @param n */ public static void Encode(String str, int n) { for (int i = 0; i < str.length(); i++) { c = str.charAt(i); if (c >= 'a' && c <= 'z') if (c + n % 26 <= 'z') // 移位后的字母不大于小写字母z，直接移位 estr += (char) (c + n % 26); else // 移位后的字母大于小写字母z，需要在26个字母之间循环 estr += (char) ('a' + ((n - ('z' - c) - 1) % 26)); else if (c >= 'A' && c <= 'Z')
密码学应用与实践课程实验报告 实验 1：实现 DES密码体制 一、实验目的 1.编写程序实现 DES的加、解 密：1）编程构造 DES的密钥； 2）应用上述获得的密钥将一段英文或文件进行加、解密。 2.用 DES算法实现口令的安全 二、实验内容 1.DES原理 DES综合运用了置换，代换，移位多种密码技术，是一种乘积密码。在算法结构上采用迭代 结构，从而使其结构清晰，调理清楚，算法为对合运算，便于实现，运行速度快。DES使用了初始置换IP 和 IP-1 各一次（相应的置换看算法描述图表）置换P16 次，安排使用这 3 个置换的目的是把数据彻底打乱重排。选择置换 E 一方面把数据打乱重排，另一方面把32 位输入扩展为48 位，算法中除了S- 盒是非线性变换外，其余变换均为显示变换，所以保密 的关键是选择S- 盒。符合以下 3 条准则： （1）对任何一个 S- 盒而言，没有任何线性方程式等价于此S-盒的输出输入关系，即是S- 盒是非线性函数。 （2）改变 s- 盒的任何一位输入，都会导致两位以上的输出改变，即满足" 雪崩效应 " 。（3）当固定某一个位的输入时，S- 盒的 4 个出位之间，其中0 和 1 的个数之差小。这个准 则的本质是数据压缩，把四位输入压缩为 4 位输出。选择 S-盒函数的输入中任意改变数位， 其输出至少变化两位。因为算法中使用了16 次迭代，大大提高了保密性。 2.DES算法由加密、解密和子密钥的生成三部分组成 1)加密 DES算法处理的数据对象是一组64 比特的明文串。设该明文串为m=m1m2m64 (mi=0 或 1) 。明文串经过64 比特的密钥K 来加密，最后生成长度为64 比特的密文E。其加密过程图示如下：
古典密码算法 一、实验目的 学习常见的古典密码学算法，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、实验要求 分析替代密码算法和置换密码算法的功能需求，详细设计实现替代密码算法和置换密码算法的数据结构和流程，给出测试用例和测试步骤，得出测试和结论。替代密码算法和置换密码算法的实现程序必须提供加密和解密两个接口：int encrypt()和int decrypt()。当加密或者解密成功时返回CRYPT_OK，失败时返回CRYPT_ERROR。 三、实验原理 古典密码算法曾被广泛应用，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。下面介绍两种算法：替代密码和置换密码。 1.替代密码的原理是使用替代法进行加密，就是将明文由其它的字母、数字或符合所代替后形成密文。这里每个明文字母对应的密文字母可能是一个，也可能是多个。接收者对密文进行逆向替换即可得到明文。 2.置换密码算法的原理是不改变明文字符，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。置换密码有时又称为换位密码。 我实验过程中替代密码是单表替换，用字母的下一个字母代替：for(j = 0; j < i; j++)
{ if(96 < Mingwen[j]&&Mingwen[j] < 123) { Miwen[j] = 'a' + (Mingwen[j] - 'a' + 1) % 26; } else { Miwen[j] = 'A' + (Mingwen[j] - 'A' + 1) % 26; } } 置换加密主要是对密钥进行整理，还有就是动态分配二维数组，将明文和密文填充置的过程，换密码关键代码如下： for(a = 0; a < k; a++) { for(b = 0; b < hang; b++) { Miwen[i] = p[b][ord[j]]; i++; } j++; } for(a = 0; a < 26; a++) { for(b = 0; b < k; b++) { if(key1[b] == alphatable[a]) { ord[b] = ind++; } } } 具体加密见下图：
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。
RC4密码算法算法实现 实验目的： 理解流密码的概念及相关结构； 理解并能够编写基本的流密码体制； 熟练应用C/C++编程实现RC4密码算法体制。 实验内容： 编程实现RC4加/解密算法。 实验原理： RC4算法是一种序列密码体制或称流密码体制，其加密密钥和解密密钥相同RC4的 密钥长度可变，但为了确保哪去安全强度，目前RC4至少使用128位的密钥。 用1~256个字节（8~2048位）的可变长度密钥初始化一个256个字节的状态向量S，S的元素记为S[0]，S[1],…,S[255]，从始至终置换后的S包含从0到255的所有8位数。对于加密和解密，字节K是从S的255个元素中按一种系统化的方式选出的一个元素生成的。每生成一个K的值，S中的元素个体就被重新置换一次。 实验代码： Encrypt.h文件： #ifndef _ENCRYPT_RC4_ #define _ENCRYPT_RC4_ #include
实验1: 古典密码 一、实验名称和性质 二、实验目的 掌握古典密码体制中的基本加密解密运算，如加法密码、仿射密码等，几种典型的古典密码体制，如Hill体制，以及关于这些古典密码体制的一些破译方法。 三、实验的软硬件环境要求 硬件环境要求： 单机，无需上Internet网。 使用的软件名称、版本号以及模块： 使用Matlab，版本6.0或以上。 四、知识准备 前期要求掌握的知识： Matlab编程 实验相关理论或原理： 古典密码的基本加密解密运算，几种典型古典密码的加密解密算法。 实验流程： 五、实验要求和注意事项 1．完成给出的程序中标有“-----------------------”部分的编程。 2．参照例子的做法，完成实验题目。要求给出完整的过程，包括程序，实验结果。 六、实验步骤和内容 1．基本的加密解密运算 例1. 使用加法密码（或称为移位密码）获得密文kddkmu，尝试所有的可能性来解密它。解：编写allshift程序，调用该程序 allshift('kddkmu') 运行结果为 kddkmu leelnv mffmow nggnpx ohhoqy piiprz qjjqsa rkkrtb sllsuc tmmtvd unnuwe voovxf wppwyg
xqqxzh yrryai zsszbj attack 是列表上出现的唯一单词，所以它就是明文buubdl cvvcem dwwdfn exxego fyyfhp gzzgiq haahjr ibbiks jccjlt function y = allshift(x); % This function displays all of the shifts of the message x for j=0:25, ------------ ; disp(z); end function y = shift(x,b); % This function performs the shift encryption function % y = x + b mod 26 % We assume that x is a text string and b is a number % The result is kept in text representation xnum=text2int(x); -----------------------; y=int2text(ynum); function y = text2int (x) % This function takes the letter in the string x and converts % it to an integer. % The convention for this function is % a --> 0 % b --> 1 % and so on... if ( (x < 'a') | (x > 'z') ), error('Text character out of range a-z'); end; y=x - 'a'; %It helps to know Matlab tricks
密码学基础 实验指导书 黑龙江大学计算机科学技术学院 2013年3月
目录 前言........................................................................................................................... - 2 -要求与评分标准....................................................................................................... - 3 -1要求. (3) 2评分标准 (3) 实验1 古典密码的实现（3学时） .................................................................... - 4 -实验2 对称密钥密码体制的实现（6学时） .................................................... - 4 -实验3 公开密钥密码算法的实现（6学时） .................................................... - 5 -实验4 数字签名算法的实现（3学时） ............................................................ - 5 -附录1：实验报告格式 ........................................................................................... - 7 -
华北电力大学 实验报告| | 实验名称现代密码学课程设计 课程名称现代密码学 | | 专业班级：学生姓名： 学号：成绩： 指导教师：实验日期：
[综合实验一] AES-128加密算法实现 一、实验目的及要求 （1）用C++实现； （2）具有16字节的加密演示； （3）完成4种工作模式下的文件加密与解密：ECB, CBC, CFB,OFB. 二、所用仪器、设备 计算机、Visual C++软件。 三. 实验原理 3.1、设计综述 AES 中的操作均是以字节作为基础的，用到的变量也都是以字节为基础。State 可以用4×4的矩阵表示。AES 算法结构对加密和解密的操作，算法由轮密钥开始，并用Nr 表示对一个数据分组加密的轮数(加密轮数与密钥长度的关系如表2所示)。AES 算法的主循环State 矩阵执行1 r N 轮迭代运算，每轮都包括所有 4个阶段的代换，分别是在规范中被称为 SubBytes(字节替换)、ShiftRows(行位移变换)、MixColumns(列混合变换) 和AddRoundKey ，(由于外部输入的加密密钥K 长度有限，所以在算法中要用一个密钥扩展程序(Keyexpansion)把外部密钥 K 扩展成更长的比特串，以生成各轮的加密和解密密钥。最后执行只包括 3个阶段 (省略 MixColumns 变换)的最后一轮运算。 表2 AES 参数 比特。
3.2、字节代替（SubBytes ） AES 定义了一个S 盒，State 中每个字节按照如下方式映射为一个新的字节：把该字节的高4位作为行值，低4位作为列值，然后取出S 盒中对应行和列的元素作为输出。例如，十六进制数{84}。对应S 盒的行是8列是4，S 盒中该位置对应的值是{5F}。 S 盒是一个由16x16字节组成的矩阵，包含了8位值所能表达的256种可能的变换。S 盒按照以下方式构造： (1) 逐行按照升序排列的字节值初始化S 盒。第一行是{00}，{01}，{02}，…，{OF}； 第二行是{10}，{l1}，…，{1F}等。在行X 和列Y 的字节值是{xy}。 (2) 把S 盒中的每个字节映射为它在有限域GF(k 2)中的逆。GF 代表伽罗瓦域，GF(82) 由一组从0x00到0xff 的256个值组成，加上加法和乘法。 ) 1(] [2)2(3488++++= x x x x X Z GF 。{00}被映射为它自身{00}。 (3) 把S 盒中的每个字节记成),,,,,,,,(012345678b b b b b b b b b 。对S 盒中每个字节的每位 做如下变换： i i i i i i c b b b b b i b ⊕⊕⊕⊕⊕='++++8mod )7(8mod )6(8mod )5(8mod )4( 上式中i c 是指值为{63}字节C 第i 位，即)01100011(),,,,,,,,(012345678=c c c c c c c c c 。符号(')表示更新后的变量的值。AES 用以下的矩阵方式描述了这个变换： ?? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ? ????????????+???????????????????????????????????????? ????????????=??????????????????????????0110001111111000011111000011111000011111100011111100011111100011111100017654321076543210b b b b b b b b b b b b b b b b 最后完成的效果如图：
实验五古典密码算法 实验目的： 通过编程实现替代密码算法和置换密码算法，加深对古典密码体制的了解，为深入学习密码学奠定基础。 实验环境： 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，利用密码算法进行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。 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单表替代密码——凯撒（Caesar）密码，又叫循环移位密码。它的加密方法就是将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=5，则按照上式计算出来的 密文为L，计算过程如下： E(8)=(m+k) mod n=(8+5) mod 26=13=I 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定的顺序安排在 一个矩阵中，然后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。例如，明文为attack begins at five，密钥为cipher，将明文按照每行6 个字母的形式排在矩阵中，形成如 下形式： a t t a c k b e g i n s a t f i v e 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：