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凯撒密码实验报告
1. 引言
凯撒密码是一种古老的替换加密算法，它通过将字母按照固定的位数向后或向
前移动来实现加密和解密。
本实验的目的是通过凯撒密码的加密过程来学习和理解基本的密码学原理。
2. 实验步骤
2.1 凯撒密码的加密
1.首先，选择一个固定的移位数，通常称为密钥。
2.将明文中的每个字母按照密钥向后移动相应的位数。
若密钥为3，
则’A’变为’D’，’B’变为’E’，以此类推。
3.加密后的密文即为移动后的字母序列。
2.2 凯撒密码的解密
1.使用相同的密钥，将密文中的每个字母向前移动相应的位数，即可得
到明文。
3. 实验过程
我们以一个简单的例子来说明凯撒密码的加密和解密过程。
3.1 加密
我们选择密钥为3，明文为“HELLO WORLD”。
依照加密步骤，我们将明文中的每个字母向后移动3个位置，得到加密后的密
文为“KHOOR ZRUOG”。
3.2 解密
使用相同的密钥，将密文中的每个字母向前移动3个位置，即可得到明文。
依照解密步骤，我们将密文“KHOOR ZRUOG” 中的每个字母向前移动3个位置，得到解密后的明文为“HELLO WORLD”。
4. 结论
通过本实验，我们了解了凯撒密码的基本原理以及加密和解密的过程。
凯撒密
码是一种简单的替换加密算法，但其安全性较低，容易被破解。
在实际应用中，可以通过增加密钥的长度、使用多次移位等方式提高密码的安全性。
5. 参考资料
[1] 网络安全概论. 北京：电子工业出版社，2014.。
一、实验目的1. 理解维吉尼亚密码的原理和加密解密过程。
2. 掌握维吉尼亚密码的编程实现。
3. 破解维吉尼亚密码，提高密码学应用能力。
二、实验原理维吉尼亚密码是一种多表密码，它通过将明文与密钥进行组合，实现字符的替换加密。
加密过程中，密钥的长度决定了密钥表的大小，密钥表中的每一行对应一个密钥，加密时按照密钥表中的行进行替换。
解密过程则是加密过程的逆过程。
三、实验内容1. 维吉尼亚密码的加密与解密实现（1）加密① 创建密钥表：根据密钥长度生成密钥表，密钥表中每一行对应一个密钥，密钥长度等于明文长度。
② 对明文进行加密：将明文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到密文。
（2）解密① 创建密钥表：根据密钥长度生成密钥表。
② 对密文进行解密：将密文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到明文。
2. 维吉尼亚密码的破解（1）重合指数法① 计算密文的重合指数：将密文与英文常见单词的重合指数进行比较，选择重合指数最高的密钥长度。
② 遍历密钥长度：对于每个密钥长度，遍历26个可能的偏移量，计算重合指数，选择重合指数最高的偏移量。
③ 解密密文：根据密钥长度和偏移量，对密文进行解密，得到可能的明文。
（2）暴力破解法① 遍历密钥长度：遍历所有可能的密钥长度。
② 遍历密钥：对于每个密钥长度，遍历所有可能的密钥。
③ 解密密文：根据密钥长度和密钥，对密文进行解密，得到可能的明文。
四、实验步骤1. 创建密钥表根据密钥长度生成密钥表，密钥表中每一行对应一个密钥。
2. 加密明文将明文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到密文。
3. 解密密文将密文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到明文。
4. 破解密文（1）重合指数法① 计算密文的重合指数。
② 遍历密钥长度。
③ 遍历密钥。
④ 解密密文。
（2）暴力破解法① 遍历密钥长度。
② 遍历密钥。
③ 解密密文。
五、实验结果与分析1. 加密与解密实验结果表明，维吉尼亚密码的加密和解密过程能够正确实现，密文与明文能够成功还原。
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。
密码学经典加密方式
经典的密码学加密方式包括以下几种：
1. 凯撒密码（Caesar Cipher）：将明文中的每个字母按照字母表顺序向后移动固定的位置来进
行加密。
例如，将明文中的字母按照字母表顺序向后移动三个位置来进行加密。
2. 维吉尼亚密码（Vigenère Cipher）：将明文中的每个字母分别与一个密钥字母进行移位操作
来进行加密。
密钥可以是一个单词或短语，其重复使用直到与明文字母一一对应。
3. 替代密码（Substitution Cipher）：将明文中的每个字母替换成另一个字母来进行加密。
例如，将明文中的字母A替换成字母D，字母B替换成字母E，以此类推。
4. 栅栏密码（Rail Fence Cipher）：将明文中的字母按照固定的规则排列成一定数量的栅栏，
然后按照栅栏的顺序读取加密后的字母。
5. 单一替换密码（Monoalphabetic Substitution Cipher）：将明文中的每个字母根据一个固定的
替换规则替换成另一个字母来进行加密。
这种加密方式可以使用替换表或加密算法来生成替换
规则。
这些加密方式都属于传统的经典密码学加密方式，它们在现代密码学中已经不常使用，因为它们存在安全性弱点。
现代密码学使用更加复杂和安全的加密算法，如DES、AES、RSA等。
它是一种代换密码。
据说恺撒是率先使用加密函的古代将领之一，因此这种加密方法被称为恺撒密码。
凯撒密码作为一种最为古老的对称加密体制，在古罗马的时候都已经很流行，他的基本思想是：通过把字母移动一定的位数来实现加密和解密。
明文中的所有字母都在字母表上向后（或向前）按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。
例如，当偏移量是3的时候，所有的字母A 将被替换成D，B变成E，以此类推X将变成A，Y变成B，Z变成C。
由此可见，位数就是凯撒密码加密和解密的密钥。
1概念在密码学中，恺撒密码（或称恺撒加密、恺撒变换、变换加密）是一种最简单且最广为人知的加密技术。
它是一种替换加密的技术。
这个加密方法是以恺撒的名字命名的，当年恺撒曾用此方法与其将军们进行联系。
恺撒密码通常被作为其他更复杂的加密方法中的一个步骤，例如维吉尼亚密码。
恺撒密码还在现代的ROT13系统中被应用。
但是和所有的利用字母表进行替换的加密技术一样，恺撒密码非常容易被破解，而且在实际应用中也无法保证通信安全。
2原理密码的使用最早可以追溯到古罗马时期，《高卢战记》有描述恺撒曾经使用密码来传递信息，即所谓的“恺撒密码”，它是一种替代密码，通过将字母按顺序推后起3位起到加密作用，如将字母A换作字母D，将字母B换作字母E。
因据说恺撒是率先使用加密函的古代将领之一，因此这种加密方法被称为恺撒密码。
这是一种简单的加密方法，这种密码的密度是很低的，只需简单地统计字频就可以破译。
现今又叫“移位密码”，只不过移动的位数不一定是3位而已。
密码术可以大致分为两种，即移位和替换，当然也有两者结合的更复杂的方法。
在移位中字母不变，位置改变；替换中字母改变，位置不变。
将替换密码用于军事用途的第一个文件记载是恺撒著的《高卢记》。
恺撒描述了他如何将密信送到正处在被围困、濒临投降的西塞罗。
其中罗马字母被替换成希腊字母使得敌人根本无法看懂信息。
苏托尼厄斯在公元二世纪写的《恺撒传》中对恺撒用过的其中一种替换密码作了详细的描写。
维吉尼亚密码解密原理维吉尼亚密码是一种经典的替代密码，它是由16世纪的法国外交官布吕塞尔的布吕塞尔大使布吕塞尔·德·维吉尼亚（Blaise de Vigenère）发明的。
这种密码系统是基于多表密码的思想，使用一个关键字（或密码）来加密明文。
维吉尼亚密码的加密和解密过程如下：1. 选择关键字（密码）：选择一个关键字，该关键字的长度应该与明文相同或大于明文的长度。
例如，如果明文是"HELLO"，可以选择关键字为"KEY"。
2. 重复关键字：将关键字重复直到它的长度等于或超过明文的长度。
在上述例子中，如果明文是"HELLO"，而关键字是"KEY"，则重复关键字得到"KEYKE"。
3. 将明文和关键字对应的字母转换为数字：使用一个字母表将明文和关键字对应的字母转换为数字。
通常使用A=0，B=1，C=2，...，Z=25的映射。
例如，将明文"HELLO"和关键字"KEYKE"转换为数字，得到"7 4 11 11 14"和"10 4 24 10 4"。
4. 加密（或解密）：将明文的数字与关键字的数字相加（模26），得到密文的数字。
例如，使用上述数字，将它们相加得到"17 8 9 21 18"。
5. 将数字转换为字母：使用反向的字母到数字的映射将数字转换回字母。
在这个例子中，"17 8 9 21 18"对应于"R I J V S"，所以密文是"RIJVS"。
总的来说，维吉尼亚密码是一种多表密码，它通过使用关键字和多次应用相对简单的凯撒密码（Caesar Cipher）来增强密码的安全性。
解密的过程与加密类似，只是要使用相反的操作。
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。
古典密码的加密方法
古典密码是指在密码学中较早出现和较简单的加密方法，主要包括凯撒密码、凯恩密码、维吉尼亚密码等。
1. 凯撒密码：由罗马帝国大军领袖凯撒所使用的密码。
加密时，将明文中的每个字母向后移动固定的位置。
例如，将明文中的每个字母向后移动三位。
解密时，将密文中的每个字母向前移动三位。
2. 凯恩密码：由大英帝国舰队司令官查尔斯·凯恩所使用的密码。
加密时，将明文中的每个字母移动一个随机位置。
解密时，将密文中的每个字母移动一个相反的位置。
3. 维吉尼亚密码：由伊丽莎白一世女王的情报官员布尔内特所使用的密码。
加密时，根据明文中的字母在密钥中找到对应的字母，将明文字母替换为密钥字母。
密钥是一个周期性的字母序列，长度与明文相同。
解密时，根据密文中的字母在密钥中找到对应的字母，将密文字母替换为密钥字母。
这些古典密码的加密方法在现代密码学中已经不再安全，容易被破解，因此不再被广泛使用。
现代密码学更多地采用基于数学原理的复杂加密算法，如对称加密算法、非对称加密算法等。
作业1-凯撒密码的加密、解密和破解光信学院《网络信息安全》实验报告1班级：学号：姓名：实验时间：年月日指导教师：陈顺凡一．实验目的理解网络信息安全的基本原理，掌握基本密码技术的原理及编程能力。
二．实验原理和内容[凯撒介绍]凯撒密码（kaiser）是罗马扩张时期朱利斯"凯撒（Julius Caesar）创造的，用于加密通过信使传递的作战命令。
它将字母表中的字母移动一定位置而实现加密。
[加密原理]凯撒密码的加密算法极其简单。
其加密过程如下：在这里，我们做此约定：明文记为m，密文记为c，加密变换记为E(k1,m)（其中k1为密钥），解密变换记为D(k2,m)（k2为解密密钥）（在这里k1=k2,不妨记为k）。
凯撒密码的加密过程可记为如下一个变换：c≡m+k mod n （其中n为基本字符个数）同样，解密过程可表示为：m≡c-k mod n （其中n为基本字符个数）对于计算机而言，n可取256或128，m、k、c均为一个8bit 的二进制数。
显然，这种加密算法极不安全，即使采用穷举法，最多也只要255次即可破译。
当然，究其本身而言，仍然是一个单表置换，因此，频率分析法对其仍是有效的。
.[破解原理]一篇包含字符的英文文章，其各ASCII码字符出现，都有一定的频率，下面是对Google上随意搜索到的英文文章进行分析的结果，见表：QUOTE:====================================== =========== FileName : 01.txt[1] 32: times:204[2] 101:e times:134[3] 116:t times:91[4] 105:i times:87[5] 111:o times:77[6] 108:l times:75[7] 97:a times:75[8] 110:n times:69[9] 10:times:67[10] 115:s times:63====================================== =========== FileName : php.si.source.txt[1] 32: times:576[2] 101:e times:162[3] 115:s times:153[4] 110:n times:141[5] 114:r times:138[6] 105:i times:135[7] 10:times:134[8] 116:t times:129[9] 42:* times:116[10] 111:o times:103====================================== =========== FileName : work.txt[1] 32: times:51322[2] 101:e times:30657[3] 116:t times:23685[4] 97:a times:19038[5] 111:o times:17886[6] 105:i times:16156[7] 110:n times:15633[8] 114:r times:15317[9] 115:s times:15226[10] 104:h times:12191====================================== =========== FileName : 02.txt[1] 32: times:299[2] 101:e times:217[3] 110:n times:136[4] 105:i times:133[5] 111:o times:124[6] 116:t times:116[7] 97:a times:110[8] 115:s times:98[9] 114:r times:92[10] 108:l times:82====================================== =========== FileName : 03.txt[1] 45:- times:404[2] 32: times:394[3] 101:e times:237[4] 116:t times:196[5] 114:r times:173[6] 97:a times:163[7] 105:i times:161[8] 110:n times:153[9] 111:o times:142[10] 115:s times:129====================================== =========== FileName : 04.txt[1] 32: times:326[2] 101:e times:179[3] 116:t times:106[4] 105:i times:101[5] 111:o times:96[6] 110:n times:94[7] 97:a times:92[8] 115:s times:78[9] 100:d times:61[10] 114:r times:60====================================== =========== FileName : 05.txt[1] 32: times:441[2] 101:e times:191[3] 111:o times:151[4] 116:t times:120[5] 97:a times:112[6] 110:n times:108[7] 105:i times:91[8] 114:r times:84[9] 117:u times:79[10] 115:s times:79有此分析可知，一篇英文文章中，出现较高频率的两个字符是' ' (空格) 和 'e'，而且它们的ASCII码分别是32和101，差值是69。
它是一种代换密码。
据说恺撒是率先使用加密函的古代将领之一，因此这种加密方法被称为恺撒密码。
凯撒密码作为一种最为古老的对称加密体制，在古罗马的时候都已经很流行，他的基本思想是：通过把字母移动一定的位数来实现加密和解密。
明文中的所有字母都在字母表上向后（或向前）按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。
例如，当偏移量是3的时候，所有的字母A 将被替换成D，B变成E，以此类推X将变成A，Y变成B，Z变成C。
由此可见，位数就是凯撒密码加密和解密的密钥。
1概念在密码学中，恺撒密码（或称恺撒加密、恺撒变换、变换加密）是一种最简单且最广为人知的加密技术。
它是一种替换加密的技术。
这个加密方法是以恺撒的名字命名的，当年恺撒曾用此方法与其将军们进行联系。
恺撒密码通常被作为其他更复杂的加密方法中的一个步骤，例如维吉尼亚密码。
恺撒密码还在现代的ROT13系统中被应用。
但是和所有的利用字母表进行替换的加密技术一样，恺撒密码非常容易被破解，而且在实际应用中也无法保证通信安全。
2原理密码的使用最早可以追溯到古罗马时期，《高卢战记》有描述恺撒曾经使用密码来传递信息，即所谓的“恺撒密码”，它是一种替代密码，通过将字母按顺序推后起3位起到加密作用，如将字母A换作字母D，将字母B换作字母E。
因据说恺撒是率先使用加密函的古代将领之一，因此这种加密方法被称为恺撒密码。
这是一种简单的加密方法，这种密码的密度是很低的，只需简单地统计字频就可以破译。
现今又叫“移位密码”，只不过移动的位数不一定是3位而已。
密码术可以大致分为两种，即移位和替换，当然也有两者结合的更复杂的方法。
在移位中字母不变，位置改变；替换中字母改变，位置不变。
将替换密码用于军事用途的第一个文件记载是恺撒著的《高卢记》。
恺撒描述了他如何将密信送到正处在被围困、濒临投降的西塞罗。
其中罗马字母被替换成希腊字母使得敌人根本无法看懂信息。
苏托尼厄斯在公元二世纪写的《恺撒传》中对恺撒用过的其中一种替换密码作了详细的描写。
