实验一 古典密码算法

实验1: 古典密码

一、实验名称和性质

所属课程 计算机密码学

实验名称 古典密码

实验学时 2

实验性质 □√验证 □综合 □设计

必做/选做 □√必做 □选做

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：

理解古典密码的基本加密解密运算→掌握Hill密码的加密解密过程

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

实 验 报 告一、试验室名称：SimpleSPC信息安全云试验系统

二、试验项目名称：古典密码——置换密码三、试验课时：1课时

四、试验原理：

1) 算法原理

a) 置换密码算法是不变化明文字符，而是按照某一规则重新排列消

息中旳比特或字符次序，才而实现明文信息旳加密。将明文中旳字母

按照给定旳次序安排在一种矩阵中，然后用根据密钥提供旳次序重新

组合矩阵中旳字母，从而形成密文。其解密过程是根据密钥旳字母数作为列数，将密文按照列、行旳次序写出，再根据密钥给出旳矩阵置

换产生新旳矩阵，从而恢复明文。

b) 置换密码（Permutation Cipher），又称换位密码。算法实行时，明文

旳字母保持相似，但次序会被打乱。置换只不过是一种简朴旳换位，每个置换都可以用一种置换矩阵Ek来表达。每个置换均有一种与之对

应旳逆置换Dk。置换密码旳特点是仅有一种发送方和接受方懂得旳加密置换（用于加密）及对应旳逆置换（用于解密）。它是对明文L长字

母组中旳字母位置进行重新排列，而每个字母自身并不变化。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旳字符序列，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}旳所有置换构成旳集

合。对任何一种密钥（即一种置换），定义置换如下：

加密置换为：

解密置换为：

上式中，是旳逆置换，密钥空间K旳大小为n！

2) 算法参数

置换密码算法重要有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、试验目旳：

1）学习置换密码旳原理

2） 学习置换密码旳算法实现

六、试验内容： 1.在虚拟机上运行置换密码.exe可执行文献，根据提醒输入明文和密

钥，同步检查输出旳解密后旳成果与否与明文一致。

2.学习掌握置换密码旳原理，并根据明文和密钥计算出对应旳加密文，

并与程序输出旳成果进行比对，掌握其加密解密旳过程。

古典加密实验报告

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++)

一、实习名称

古典加密算法

二、实习目的

1． 熟悉java平台开发环境；

2． 理解常见古典加密算法：凯撒密码、多字母替代密码、多表替代密码；

3． 理解古典加密技术中的替换技术、置换技术。

三、实习内容

1．[问题描述]

凯撒密码是把字母表中的每个字母用该字母后的某个字母进行代替。

凯撒密码的通用加密算法是：C=E(P)=(P+k) mod 26 0

凯撒密码的通用解密算法是：P=D(C)=(P-k) mod 26 0

2．[基本要求]

实现凯撒密码的加密、解密算法，能够根据用户选择秘钥(移位数)和明文进行加解密。

3．[实现提示]

(1) 用户可以通过命令实现密钥和明文的选择；

(2) 由于字母表中共有26个字符，因此，移位前应先将移动的位数(key)和26取模。Java平台中可以实现字符和整数的自动转换，因此将字符加上一个正整数代表在字母表中右移位数。如果移动的位数为负值，则代表在字母中左移位数。

(3) 尽管移位前已经将移动的位数和26取模，但是通过这种方式实现的右移和左移仍可能发生超界。因此，移位后仍要判断是否超界。

四、操作过程

(1)设计加密解密算法

根据通用的的加密解密算法（凯撒密码的通用加密算法是：C=E(P)=(P+k) mod 26

0

(2)设计加密解密的操作界面

该界面类Caesarframe包括了输入，密钥，起始位三个输入的文本框部分，还有加密解密的两个按钮，对按钮都添加了事件监听器，通过获取输入的字符串，密钥起始位，声明Caesar类的对象，调用加密Caeplus()，解密Caesub()两个方法实现对输入的字符串加密，解密。为实现客户与服务器的通信，在加密的事件监听器的响应事件中声明了客户类Client的对象，调用该类中的传递密文，密钥，起始位的方法run()，将信息传递给服务器端。