密码学实验第三组实验报告

现代密码学实验报告学生姓名学号专业班级指导教师学院完成时间实验一对称密码算法实验[实验目的]1.掌握密码学中经典的对称密码算法DES、AES、RC4的算法原理。

2.掌握DES、AES、RC4的算法流程和实现方法。

[实验内容]1. 分析DES、AES、RC4、SHA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明文：Idolikethisbook输入密钥：cryption[实验步骤]一、DES算法1、DES算法及原理DES算法为密码体制中的对称密码体制，又被称为美国数据加密标准，是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法。

明文按64位进行分组，密钥长64位，密钥事实上是56位参与DES运算（第8、16、24、32、40、48、56、64位是校验位，使得每个密钥都有奇数个1）分组后的明文组和56位的密钥按位替代或交换的方法形成密文组的加密方法。

2、DES算法加解密过程（1） DES算法加密过程如下：a.初始置换。

DES的第一阶段包括64位分组的置换，改变每个分组中位的顺序。

术语置换使用其严格的数学意义；只改变了顺序。

这64位数据现在被分成两半：L0（左半部分）和R0（右半部分）。

下标0说明是原始的数据。

在DES算法第二阶段的每次循环后，这些下标加1。

b.循环移位(16次)一种根据密钥，并且依赖于表格的算法。

这种操作通常被称为数据移位。

这个算法要重复16次，但由于每次移位都使用密钥的不同子分组，因此每次移位的操作各不相同。

密钥的子分组由另一组表格和表格的移位算法来确定。

在每次循环以后，L（左半部分）和R（右半部分）的下标依次加一。

第16次循环的结果被称为预输出。

c.逆置换DES的最后一个阶段包括64位分组的置换，改变每个分组中位的顺序，这与第1阶段的操作类似。

这次置换的输出结果就是密文。

(2)解密过程DES的解密过程和加密过程相同，只是在解密过程中将子密钥的使用顺序颠倒。

南京信息工程大学实验（实习）报告实验（实习）名称实验（实习）日期得分指导教师------系计算机专业软件工程年2011 班次 3 姓名唐一鑫学号24一．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原理图四．实验结果五．实验总结通过这次的实验我知道了des的基本原理虽然DES已经过时了，但是他的原理和思想并没有过时，学号DES有助于学好当下比较流行的AES源程序：#include<iostream>#include <string>using namespace std;const static char IP[64] =//初始置换{58, 50, 42, 34, 26, 18, 10, 2,60, 52, 44, 36, 28, 20, 12, 4,62, 54, 46, 38, 30, 22, 14, 6,64, 56, 48, 40, 32, 24, 16, 8,57, 49, 41, 33, 25, 17, 9, 1,59, 51, 43, 35, 27, 19, 11, 3,61, 53, 45, 37, 29, 21, 13, 5,63, 55, 47, 39, 31, 23, 15, 7};const static char EP1[56] =//密钥置换（原64位去掉奇偶校验位后）{57, 49, 41, 33, 25, 17, 9,1, 58, 50, 42, 34, 26, 18,10, 2, 59, 51, 43, 35, 27,19, 11, 3, 60, 52, 44, 36,63, 55, 47, 39, 31, 23, 15,7, 62, 54, 46, 38, 30, 22,14, 6, 61, 53, 45, 37, 29,21, 13, 5, 28, 20, 12, 4};const static char LOOP[16] =//左移{1, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1, 2, 2, 2, 2, 2, 2, 1};const static char EP2[48] =//选择子密钥{14, 17, 11, 24, 1, 5,3, 28, 15, 6, 21, 10,23, 19, 12, 4, 26, 8,16, 7, 27, 20, 13, 2,41, 52, 31, 37, 47, 55,30, 40, 51, 45, 33, 48,44, 49, 39, 56, 34, 53,46, 42, 50, 36, 29, 32};static const char EC[48] =//放大换位{32, 1, 2, 3, 4, 5,4, 5, 6, 7, 8, 9,8, 9, 10, 11, 12, 13,12, 13, 14, 15, 16, 17,16, 17, 18, 19, 20, 21,20, 21, 22, 23, 24, 25,24, 25, 26, 27, 28, 29,28, 29, 30, 31, 32, 1};const static char SBox[8][4][16] =//8个S盒{{// S1{ 14, 4, 13, 1, 2, 15, 11, 8, 3, 10, 6, 12, 5, 9, 0, 7 }, { 0, 15, 7, 4, 14, 2, 13, 1, 10, 6, 12, 11, 9, 5, 3, 8 }, { 4, 1, 14, 8, 13, 6, 2, 11, 15, 12, 9, 7, 3, 10, 5, 0 }, { 15, 12, 8, 2, 4, 9, 1, 7, 5, 11, 3, 14, 10, 0, 6, 13 } },{// S2{ 15, 1, 8, 14, 6, 11, 3, 4, 9, 7, 2, 13, 12, 0, 5, 10 }, { 3, 13, 4, 7, 15, 2, 8, 14, 12, 0, 1, 10, 6, 9, 11, 5 },{ 0, 14, 7, 11, 10, 4, 13, 1, 5, 8, 12, 6, 9, 3, 2, 15 }, { 13, 8, 10, 1, 3, 15, 4, 2, 11, 6, 7, 12, 0, 5, 14, 9 } },{// S3{ 10, 0, 9, 14, 6, 3, 15, 5, 1, 13, 12, 7, 11, 4, 2, 8 }, { 13, 7, 0, 9, 3, 4, 6, 10, 2, 8, 5, 14, 12, 11, 15, 1 }, { 13, 6, 4, 9, 8, 15, 3, 0, 11, 1, 2, 12, 5, 10, 14, 7 }, { 1, 10, 13, 0, 6, 9, 8, 7, 4, 15, 14, 3, 11, 5, 2, 12 } },{// S4{ 7, 13, 14, 3, 0, 6, 9, 10, 1, 2, 8, 5, 11, 12, 4, 15 }, { 13, 8, 11, 5, 6, 15, 0, 3, 4, 7, 2, 12, 1, 10, 14, 9 }, { 10, 6, 9, 0, 12, 11, 7, 13, 15, 1, 3, 14, 5, 2, 8, 4 }, { 3, 15, 0, 6, 10, 1, 13, 8, 9, 4, 5, 11, 12, 7, 2, 14 } },{// S5{ 2, 12, 4, 1, 7, 10, 11, 6, 8, 5, 3, 15, 13, 0, 14, 9 }, { 14, 11, 2, 12, 4, 7, 13, 1, 5, 0, 15, 10, 3, 9, 8, 6 }, { 4, 2, 1, 11, 10, 13, 7, 8, 15, 9, 12, 5, 6, 3, 0, 14 }, { 11, 8, 12, 7, 1, 14, 2, 13, 6, 15, 0, 9, 10, 4, 5, 3 } },{// S6{ 12, 1, 10, 15, 9, 2, 6, 8, 0, 13, 3, 4, 14, 7, 5, 11 }, { 10, 15, 4, 2, 7, 12, 9, 5, 6, 1, 13, 14, 0, 11, 3, 8 }, { 9, 14, 15, 5, 2, 8, 12, 3, 7, 0, 4, 10, 1, 13, 11, 6 }, { 4, 3, 2, 12, 9, 5, 15, 10, 11, 14, 1, 7, 6, 0, 8, 13 } },{// S7{ 4, 11, 2, 14, 15, 0, 8, 13, 3, 12, 9, 7, 5, 10, 6, 1 }, { 13, 0, 11, 7, 4, 9, 1, 10, 14, 3, 5, 12, 2, 15, 8, 6 }, { 1, 4, 11, 13, 12, 3, 7, 14, 10, 15, 6, 8, 0, 5, 9, 2 }, { 6, 11, 13, 8, 1, 4, 10, 7, 9, 5, 0, 15, 14, 2, 3, 12 } },{// S8{ 13, 2, 8, 4, 6, 15, 11, 1, 10, 9, 3, 14, 5, 0, 12, 7 }, { 1, 15, 13, 8, 10, 3, 7, 4, 12, 5, 6, 11, 0, 14, 9, 2 }, { 7, 11, 4, 1, 9, 12, 14, 2, 0, 6, 10, 13, 15, 3, 5, 8 }, { 2, 1, 14, 7, 4, 10, 8, 13, 15, 12, 9, 0, 3, 5, 6, 11 }}};const static char PP[32] =//P盒置换{16, 7, 20, 21, 29, 12, 28, 17,1, 15, 23, 26,5, 18, 31, 10,2, 8, 24, 14,32, 27, 3, 9,19, 13, 30, 6,22, 11, 4, 25,};const static char LP[64] =//末置换{40, 8, 48, 16, 56, 24, 64, 32,39, 7, 47, 15, 55, 23, 63, 31,38, 6, 46, 14, 54, 22, 62, 30,37, 5, 45, 13, 53, 21, 61, 29,36, 4, 44, 12, 52, 20, 60, 28,35, 3, 43, 11, 51, 19, 59, 27,34, 2, 42, 10, 50, 18, 58, 26,33, 1, 41, 9, 49, 17, 57, 25};static bool M[64], tmp[32], *Li = &M[0], *Ri = &M[32];static bool SubKey[16][48];//16个子密钥class CDES//定义DES类{public://void Mode();//模式void Encryption(char out[8],char In[8]);//加密函数void Decryption(char out[8],char In[8]);//解密函数};void ByteToBit(bool *Out, const char *In, int bits)//字符转换成字节{int i;for(i=0;i<bits;i++){// In[i]的第N位右移N位并和0x01按位"与"运算(N=1~8) Out[i]=(In[i/8]>>(i%8))&1;}}void BitToByte(char *Out,const bool *In,int bits)//字节转换成字符{int i;memset(Out,0,(bits+7)/8);for(i=0;i<bits;i++){Out[i/8]|=In[i]<<(i%8);}}void RotateL(bool*In,int len,int loop)//循环左移{static bool tmp[256];memcpy(tmp,In,loop);memcpy(In,In+loop,len-loop);memcpy(In+len-loop,tmp,loop);}void Xor(bool*InA,const bool*InB,int len)//异或{int i;for(i=0;i<len;i++){InA[i]^=InB[i];}}void Transform(bool*Out,bool*In,const char*Table,int len)//各个置换转换{int i;static bool tmp[256];for(i=0;i<len;i++){tmp[i]=In[Table[i]-1];}memcpy(Out,tmp,len);}void S_func(bool Out[32],const bool In[48])//将48位转换成32位{int j,m,n;//膨胀后的比特串分为8组，每组6比特。

一、实验背景随着信息技术的飞速发展，信息安全问题日益突出。

密码学作为保障信息安全的核心技术，在数据加密、身份认证、数字签名等领域发挥着重要作用。

为了加深对密码学原理的理解，提高实际应用能力，我们开展了本次密码学案例实验。

二、实验目的1. 掌握DES加密算法的基本原理和操作步骤。

2. 熟悉RSA加密算法的原理和应用。

3. 学习数字签名技术的应用。

4. 培养动手实践能力，提高解决实际问题的能力。

三、实验内容1. DES加密算法（1）实验目的：了解DES加密算法的基本原理，掌握DES加密和解密过程。

（2）实验内容：① 设计一个简单的DES加密程序，实现明文到密文的转换。

② 设计一个简单的DES解密程序，实现密文到明文的转换。

（3）实验步骤：① 编写DES加密程序，输入明文和密钥，输出密文。

② 编写DES解密程序，输入密文和密钥，输出明文。

2. RSA加密算法（1）实验目的：了解RSA加密算法的基本原理，掌握RSA加密和解密过程。

（2）实验内容：① 设计一个简单的RSA加密程序，实现明文到密文的转换。

② 设计一个简单的RSA解密程序，实现密文到明文的转换。

（3）实验步骤：① 编写RSA加密程序，输入明文和密钥对，输出密文。

② 编写RSA解密程序，输入密文和私钥，输出明文。

3. 数字签名技术（1）实验目的：了解数字签名技术的基本原理，掌握数字签名的生成和验证过程。

（2）实验内容：① 设计一个简单的数字签名程序，实现签名生成和验证。

（3）实验步骤：① 编写数字签名程序，输入明文、私钥和签名算法，输出签名。

② 编写数字签名验证程序，输入明文、公钥和签名，验证签名是否正确。

四、实验结果与分析1. DES加密算法实验结果通过编写DES加密和解密程序，成功实现了明文到密文和密文到明文的转换。

实验结果表明，DES加密算法在保证数据安全的同时，具有较高的效率。

2. RSA加密算法实验结果通过编写RSA加密和解密程序，成功实现了明文到密文和密文到明文的转换。

DES 差分分析实验报告四大队四队五班 刘杰一、实验目的差分密码分析是一种选择明文攻击，是现代分组密码分析的重要方法之一，也是理论分析密码算法和算法抗攻击测试的重要依据之一。

本实验通过3轮DES 简化算法的差分分析来达到加深学员对差分分析方法原理的理解和利用该原理分析实际问题的操作能力。

二、实验内容（1）3轮DES 简化算法的差分分析；（2）通过三组明密文对（每组两个相关明文和相应密文），利用差分原理提三、实验原理设DES 两个明密文对:=00m L R ***=00m L R =33c L R ***=33c L R计算过程:(,)(,)(,)(,)=⊕=⊕=⊕⊕322312300123R L f R k R f R k L f R k f R k(,)(,)****=⊕⊕300123R L f R k f R k令：*'=⊕000L L L (,)(,)(,)(,)***''=⊕=⊕⊕⊕⊕333001012323R R R L f R k f R k f R k f R k 观察得：在本次实验原始数据中，明文对*=00R R ，即*'=⊕=00000000000R R R 则(,)(,)**''=⊕=⊕⊕33302323R R R L f R k f R k 同时有：=00m L R ***=00m L R =23R L **=23R L则可计算出：*'=⊕000L L L *'=⊕333R R R (,)(,)*''⊕=⊕232330f R k f R k R L则可得出：S 盒输入差：(())(())()()**⊕⊕⊕=⊕232333E R k E R k E L E LS 盒输出差：()*-''⊕=⊕130D D P R L分析过程：令：()()*⊕=3312345678E L E L B B B B B B B B()-''⊕=13012345678P R L C C C C C C C C ()=312345678E L A A A A A A A A =312345678k J J J J J J J J()⊕=3312345678E L k X X X X X X X X *()⊕=3312345678E L k Y Y Y Y Y Y Y Y基本思路：（分别计算12345678J J J J J J J J ）{|,()()}∈=⊕⊕=⊕=i i i i i i i J Test x A x y B S x S y C ,,,,,,,=12345678i对于本次实验的3个具有明文差（*,0）的明密文对，则可构造上面的3个Test 集合，显然 ()()()∈12i i i i J Test Test Test t ,,,,,,,=12345678i一种确定Ji 的直接方法：1.建立26=64长度的数组J[64]={0};2.对Testi(r)，r = 1,2,…,t ，若a ∈Testi(r)，则 J[a] = J[a] + 1。

.院系：数学与统计学学院专业：信息与计算科学年级： 11 级课程名称： XXXXX学号： XXXXXXXXXX姓名： XXXXX 指导教师： XXXXX2014年 10 月26 日年级班号学号专业姓名实验名称实验一Enigma密码实验类型设计型综合型创新型√实验目的或要求通过使用Engima密码模拟器，加深对古典密码体制的了解，为深入学习现代密码学奠定基础。

实验原理（算法流程）1.实验原理ENIGMA看起来像一个装满了复杂而精致的元件的盒子，其内部被分解成相当简单的三部分：键盘、转子和显示器。

下面是它的最基本部分的示意图（图示已简化，字母和灯应分别有26个）。

图1-1由图可知，水平面板的下面部分是有26个键的键盘，键盘排列类似于我们现在使用的计算机键盘。

键盘上方就是显示器，它由标示了同样字母的26个小灯组成，当键盘上的某个键被按下时，和此字母被加密后的密文相对应的小灯就在显示器上亮起来。

在显示器的上方是三个转子，它们的主要部分隐藏在面板之下。

键盘、转子和显示器由电线相连，电线把键盘的信号对应到显示器不同的小灯上去。

在示意图中我们可以看到，如果按下a键，那么灯B就会亮，这意味着a被加密成了B。

同样地我们看到，b被加密成了A，c被加密成了D，d被加密成了F，e被加密成了E，f被加密成了C。

于是如果我们在键盘上依次键入cafe，显示器上就会依次显示DBCE。

这是最简单的加密方法之一，把每一个字母都按一一对应的方法替换为另一个字母，这样的加密方式叫做“简单替换密码”。

简单替换密码在历史上很早就出现了。

著名的“凯撒法”就是一种简单替换法，它把每个字母和它在字母表中后若干个位置中的那个字母相对应。

比如取后三个位置，那么字母的一一对应就如下表所示：明码字母表：abcdefghijklmnopqrstuvwxy密码字母表：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC于是我们就可以从明文得到密文：明文：veni, vidi, vici密文：YHAL, YLGL, YLFL实验结果分析及心得体会 2 实验步骤(1)消息发送者利用Engima模拟器进行下列操作：明文： INFORMATION SECURITY模拟器参数设置：UKW: BWalzen: I II VRingstellung: F-06 V-22 N-14Stecker: BG CD ER FV HN IU JK LM OP TY生成：在转子的起始位置：XWB，生成INFORMATION SECURITY的密文；模拟器显示如图2-1。

第1篇一、实验目的1. 了解现代密码学的基本原理和数论基础知识；2. 掌握非对称密码体制的著名代表RSA加密算法的工作原理和流程；3. 设计实现一个简单的密钥系统；4. 掌握常用加密算法AES和DES的原理及实现。

二、实验内容1. RSA加密算法实验2. AES加密算法实验3. DES加密算法实验三、实验原理1. RSA加密算法RSA算法是一种非对称加密算法，由罗纳德·李维斯特、阿迪·沙米尔和伦纳德·阿德曼三位密码学家于1977年提出。

其基本原理是选择两个大质数p和q，计算它们的乘积n=pq，并计算欧拉函数φ(n)=(p-1)(q-1)。

选择一个整数e，满足1<e<φ(n)且e与φ(n)互质。

计算e关于φ(n)的模逆元d。

公开密钥为(e,n)，私有密钥为(d,n)。

加密过程为C=Me mod n，解密过程为M=Cd mod n。

2. AES加密算法AES（Advanced Encryption Standard）是一种分组加密算法，采用128位分组大小和128、192或256位密钥长度。

AES算法主要分为四个阶段：初始轮、密钥扩展、中间轮和最终轮。

每个轮包括字节替换、行移位、列混淆和轮密钥加。

3. DES加密算法DES（Data Encryption Standard）是一种分组加密算法，采用64位分组大小和56位密钥长度。

DES算法主要分为16轮，每轮包括置换、置换-置换、S盒替换和密钥加。

四、实验步骤及内容1. RSA加密算法实验（1）选择两个大质数p和q，计算n=pq和φ(n)=(p-1)(q-1)；（2）选择一个整数e，满足1<e<φ(n)且e与φ(n)互质，计算e关于φ(n)的模逆元d；（3）生成公开密钥(e,n)和私有密钥(d,n)；（4）用公钥对明文进行加密，用私钥对密文进行解密。

2. AES加密算法实验（1）选择一个128、192或256位密钥；（2）初始化初始轮密钥；（3）进行16轮加密操作，包括字节替换、行移位、列混淆和轮密钥加；（4）输出加密后的密文。

密码学实验报告中文汉字的密码化实验1. 实验简介本实验旨在通过对中文汉字的密码化实验，探究密码学在信息安全领域中的应用。

在本实验中，我们将使用替换密码技术对中文汉字进行加密和解密，并评估其安全性和实用性。

2. 实验步骤2.1 选择密钥在开始实验之前，我们需要选择一个密钥。

密钥是密码算法的关键，它用于对明文进行加密和解密。

在本实验中，我们选择一个包含所有中文汉字的密钥表。

该密钥表将用于替换明文中的汉字，从而实现密码化。

2.2 加密过程加密过程涉及将明文中的汉字替换为对应的密钥表中的汉字。

我们将使用一种称为替换密码的技术来实现加密。

具体步骤如下：步骤一：准备明文 - 选择一段中文汉字作为明文。

步骤二：选择密钥表 - 使用预先准备好的密钥表，其中包含了所有中文汉字的替换映射关系。

步骤三：替换汉字 - 将明文中的每个汉字根据密钥表中的映射进行替换。

步骤四：生成密文 - 将替换后的汉字按照顺序组成密文。

2.3 解密过程解密过程即将密文还原为明文。

在我们的实验中，解密过程与加密过程密切相关，因为它需要使用相同的密钥表进行替换。

具体步骤如下：步骤一：准备密文 - 选择加密过程生成的密文作为输入。

步骤二：选择密钥表 - 使用和加密过程相同的密钥表。

步骤三：替换汉字 - 将密文中的每个汉字根据密钥表中的映射进行替换。

步骤四：生成明文 - 将替换后的汉字按照顺序组成明文。

3. 实验结果与讨论在本实验中，我们选择了一段中文汉字作为明文，并使用已准备好的密钥表进行加密和解密操作。

经过多次实验，我们得到了一些实验结果和相应的讨论。

3.1 加密结果经过加密过程，我们得到了一段由密文组成的结果。

加密后的密文将替换明文中的汉字，使其具有一定的保密性。

然而，我们也发现了一些问题：问题一：密文长度增加 - 密文的长度通常会大于明文的长度，这可能导致在传输和存储过程中的一些问题。

问题二：密钥表可预测 - 由于我们使用了固定的密钥表，攻击者有可能通过分析密文和明文之间的关系来推断出密钥表的内容。

密码学实验报告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、VC 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= 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 = mod n = mod 26 = 12 = L2．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 ttack b e gins a tfive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 32 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 tk b i n g e s a I v f te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。

密码学实验报告摘要：本实验旨在通过实践掌握基本密码学算法的原理和应用。

在本次实验中我们完成了Caesar密码、仿射密码、VIC密码和Hill密码的加密和解密过程，并进行了相应的分析和评价。

实验结果表明，不同的密码算法有各自的优缺点，应根据具体需求进行选择。

一、实验目的1.了解基本密码学算法的原理和应用。

2.通过实践掌握Caesar密码、仿射密码、VIC密码和Hill密码的加密和解密过程。

3.分析和评价各个密码算法的优缺点。

二、实验原理Caesar密码：是一种非常简单的单字母替换密码。

按照字母表上旋转的位置，每个字母都用它在字母表中的下一个字母替代。

仿射密码：通过将明文中的每个字母转换为另一个字母，实现加密。

明文中的每个字母通过使用一组固定的数学函数进行加密。

随机选择这些函数，并按正确的顺序应用它们。

VIC密码：将某些字母替换为其他字母组合的运算称为置换。

VIC密码使用10个钥匙，其中每个钥匙是一个置换。

通过使用不同的键，VIC密码可以很容易地产生四十亿多个不同的密码。

Hill密码：是一种基于线性代数理论的密码算法。

对于一个给定的矩阵α，Hill密码通过将明文划分为每个字母，然后将其与矩阵α乘法来加密，最后将结果映射回字母表中的字母。

三、实验过程1.实现Caesar密码的加密和解密。

2.实现仿射密码的加密和解密。

3.实现VIC密码的加密和解密。

4.实现Hill密码的加密和解密。

5.对各个密码算法进行分析和评价。

四、实验结果1.在Caesar密码中，明文是将每个字母按照一定的步长向右或向左移动来进行加密。

由于其简单性，Caesar密码的加密和解密都很容易，但安全性较低。

2.仿射密码是Caesar密码的扩展版本。

通过随机选择两个数字，仿射密码在加密的过程中使用模运算和线性函数组合对明文进行加密。

由于消息加密和解密都使用数学功能进行计算，因此密钥空间大于Caesar，也比较安全。

3.VIC密码使用多个置换键（通常为10），交替使用它们来完成加密和解密过程。

第1篇一、实验背景密码学是一门研究信息加密与解密的学科，它广泛应用于信息安全领域。

为了更好地理解密码学的基本原理和算法，我们选择了实验吧平台上的密码学实验进行学习。

本次实验旨在通过实际操作，加深对古典密码、对称密码和不对称密码等密码学基本概念的理解，提高密码学应用能力。

二、实验目的1. 理解并掌握古典密码的基本原理和算法；2. 掌握对称密码和不对称密码的基本原理和算法；3. 通过实验操作，提高密码学应用能力；4. 培养团队协作和解决问题的能力。

三、实验内容1. 古典密码实验（1）仿射密码原理：仿射密码是一种单字母替换密码，加密公式为：C = (aP + b) mod 26，其中C为密文字母，P为明文字母，a和b为密钥。

操作步骤：1）编写加密函数encrypt，实现仿射密码加密；2）编写解密函数decrypt，实现仿射密码解密；3）测试加密和解密函数，验证其正确性。

（2）单表代替密码原理：单表代替密码是一种将明文字符映射到密文字符的替换密码。

操作步骤：1）编写加密函数subencrypt，实现单表代替密码加密；2）编写解密函数subdecrypt，实现单表代替密码解密；3）测试加密和解密函数，验证其正确性。

（3）维吉尼亚密码原理：维吉尼亚密码是一种多字母替换密码，加密公式为：C = (P + K[i]) mod 26，其中C为密文字母，P为明文字母，K为密钥，i为索引。

操作步骤：1）编写加密函数vigenereencrypt，实现维吉尼亚密码加密；2）编写解密函数vigeneredecrypt，实现维吉尼亚密码解密；3）测试加密和解密函数，验证其正确性。

2. 对称密码实验（1）DES加密算法原理：DES（Data Encryption Standard）是一种分组加密算法，采用56位密钥，64位分组。

操作步骤：1）编写DES加密函数desencrypt，实现DES加密；2）编写DES解密函数desdecrypt，实现DES解密；3）测试加密和解密函数，验证其正确性。