《现代密码学》读书报告
目录 一、文献的背景意义、研究目的、核心思想 (3) 二、国内外相关研究进展 (5) 现代密码学的产生 (5) 近代密码学的发展 (6) 三、文献所提方法（或算法、方案）的主要步骤或过程 (7) 对称加密算法 (7) 公开密钥算法 (7) 四、文献所提方法的优缺点 (8) 对称加密算法的优点和缺点： (8) 五、文献所提方法与现有方法的功能与性能比较 (9) 对称算法与公钥算法的比较： (9) 六、文献所提方法的难点或关键点 (10) 七、阅读中遇到的主要障碍 (10) 八、阅读体会 (11) 九、参考文献 (11)
一、文献的背景意义、研究目的、核心思想 密码学(Cryptography)在希腊文用Kruptos(hidden)+graphein(to write)表达，现代准确的术语为“密码编制学”，简称“编密学”，与之相对的专门研究如何破解密码的学问称之为“密码分析学”。密码学是主要研究通信安全和保密的学科，他包括两个分支：密码编码学和密码分析学。密码编码学主要研究对信息进行变换，以保护信息在传递过程中不被敌方窃取、解读和利用的方法，而密码分析学则于密码编码学相反，它主要研究如何分析和破译密码。这两者之间既相互对立又相互促进。密码的基本思想是对机密信息进行伪装。一个密码系统完成如下伪装：加密者对需要进行伪装机密信息（明文）进行伪装进行变换（加密变换），得到另外一种看起来似乎与原有信息不相关的表示（密文），如果合法者（接收者）获得了伪装后的信息，那么他可以通过事先约定的密钥，从得到的信息中分析得到原有的机密信息（解密变换），而如果不合法的用户（密码分析者）试图从这种伪装后信息中分析得到原有的机密信息，那么，要么这种分析过程根本是不可能的，要么代价过于巨大，以至于无法进行。 “密码”一词对人们来说并不陌生，人们可以举出许多有关使用密码的例子。如保密通信设备中使用“密码”，个人在银行取款使用“密码”，在计算机登录和屏幕保护中使用“密码”，开启保险箱使用“密码”，儿童玩电子游戏中使用“密码”等等。这里指的是一种特定的暗号或口令字。现代的密码已经比古代有了长远的发展，并逐渐形成一门科学，吸引着越来越多的人们为之奋斗。 从专业上来讲，密码是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重要保密手段。依照这些法则，变明文为密文，称为加密变换；变密文为明文，称为脱密变换。密码在早期仅对文字或数码进行加、脱密变换，随着通信技术的发展，对语音、图像、数据等都可实施加、脱密变换。 为了研究密码所以就有了密码学。密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学。研究密码变化的客观规律，应用于编制密码以保守通信秘密的，称为编码学；应用于破译密码以获取通信情报的，称为破译学，总称密码学。 进行明密变换的法则，称为密码的体制。指示这种变换的参数，称为密钥。它们是密码编制的重要组成部分。密码体制的基本类型可以分为四种：错乱——按照规定的图形和线路，改变明文字母或数码等的位置成为密文；代替——用一
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。
转位式密码与替换式密码 第一节转位式密码 转位式密码就是将明文做移位和重排加密，借由重新安排字母的顺序来隐藏信息，是一种比较简单的加密方式。单纯的转位式密码很容易被破解，因为频率分布与原始文字一样，所以这种加密方式很不安全。 第二节栅栏密码 所谓栅栏密码，就是把要加密的明文分成N个一组，然后把每组的第1个字连起来，形成一段无规律的话。不过栅栏密码本身有一个潜规则，就是组成栅栏的字母一般不会太多（一般不超过30个，也就是一、两句话）。 例如加密information，先将其分行： i f r a i n n o m t o 之后再合并： ifrainnomto 这样就得到了密文ifrainnomto 解密的时候，我们先把密文从中间分开，变为两行： i f r a i n n o m t o 再按上下上下的顺序组合起来得到information。若是英文长句再分出空格即可。 有些栅栏密码并非只有2栏，这时需先观察字母数，如有30个字母，30可写成2×3×5、3×10、2×15的乘积，则可以依次尝试2栏、3栏、5栏……即可找出明文。
第三节列置换加密法 列置换加密法是一种比较复杂的加密方法，它是在行数固定的情况下，将明文一列一列地写成矩阵的结构，然后再一列一列写出之前，根据某种密钥将其重新排序。例如： 密钥：4 3 1 2 5 6 7 明文：a t t a c k p o s t p o n e d u n t i l t w o a m x y z 密文：TTNAAPTMTSUOAODWCOIXKNLYPETZ 第四节替换式密码 替换式密码，又名取代加密法，是密码学中按规律把文字加密的一种方式。替换式密码中可以用不同的字母数为单元，例如每一个或两个字母为一单元。密文接收者解密时需用原加密方式解码才能获得原文本。由于英语中替换式密码会把26个字母拆开，使用替换式密码较为容易；相反，中文需要建立密码本，然后遂字替换。然而由于中文字极多，完全替换不合经济效益。而且中文中每个字由不同大小的字根来组字，较难转换，因此使用替换式密码的示例比较少。当以替换式密码与转位式密码相比较时，会发现转位式密码只是把明文中的单元的位置改变，而单元本身没有作出改变；相反，替换式密码只是把单元转换，但密文中单元的位置没有改变。 替换式密码亦有许多不同类型。如果每一个字母为一单元（或称元素）进行加密操作，就可以称之为“简易替换密码”（英语：simplesubstitution cipher）或“单表加密”（英
密码学认识与总结 专业班级信息112 学号201112030223 姓名李延召报告日期. 在我们的生活中有许多的秘密和隐私，我们不想让其他人知道，更不想让他们去广泛传播或者使用。对于我们来说，这些私密是至关重要的，它记载了我们个人的重要信息，其他人不需要知道，也没有必要知道。为了防止秘密泄露，我们当然就会设置密码，保护我们的信息安全。更有甚者去设置密保，以防密码丢失后能够及时找回。密码”一词对人们来说并不陌生，人们可以举出许多有关使用密码的例子。现代的密码已经比古代有了长远的发展，并逐渐形成一门科学，吸引着越来越多的人们为之奋斗。 一、密码学的定义 密码学是研究信息加密、解密和破密的科学，含密码编码学和密码分析学。 密码技术是信息安全的核心技术。随着现代计算机技术的飞速发展，密码技术正在不断向更多其他领域渗透。它是集数学、计算机科学、电子与通信等诸多学科于一身的交叉学科。使用密码技术不仅可以保证信息的机密性，而且可以保证信息的完整性和确证性，防止信息被篡改、伪造和假冒。目前密码的核心课题主要是在结合具体的网络环境、提高运算效率的基础上，针对各种主动攻击行为，研究各种可证安全体制。 密码学的加密技术使得即使敏感信息被窃取，窃取者也无法获取信息的内容；认证性可以实体身份的验证。以上思想是密码技术在信息安全方面所起作用的具体表现。密码学是保障信息安全的核心；密码技术是保护信息安全的主要手段。 本文主要讲述了密码的基本原理，设计思路，分析方法以及密码学的最新研究进展等内容 密码学主要包括两个分支，即密码编码学和密码分析学。密码编码学对信息进行编码以实现信息隐藏，其主要目的是寻求保护信息保密性和认证性的方法;密码分析学是研究分析破译密码的学科，其主要目的是研究加密消息的破译和消息的伪造。密码技术的基本思想是对消息做秘密变换，变换的算法即称为密码算法。密码编码学主要研究对信息进行变换，以保护信息在传递过程中不被敌方窃取、解读和利用的方法，而密码分析学则于密码编码学相反，它主要研究如何分析和破译密码。这两者之间既相互对立又相互促进。密码的基本思想是对机密信
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：
《网络信息安全》 课程结课论文《维吉尼亚密码加密并破解思路》 学生姓名阿依古丽.木沙 学号5011213334 所属学院信息工程学院 专业计算机科学与技术 班级17-1 指导教师李鹏 塔里木大学教务处制
摘要 使用维吉尼亚密码加密只是众多密码加密方法中的一个，本设计是基于维吉尼亚密码的一种扩展，能起到更强的加密，完成所有属于ACSII的加密，本人主要负责设计的规划，程序设计，界面设计，报告的完成等工作，整个程序是Java平台下实现的。本次设计方法的原理以及方法仍然以维吉尼亚通用的方法来介绍。 关键词：维吉尼亚加密，密钥，加密，解密。
目录 一、密码分析及密码系统设计原则 (1) 二、维吉尼亚密码 (2) （一）维吉尼亚密码的介绍 (2) （二）维吉尼亚密码的原理 (3) （三）维吉尼亚密码-特点 (5) （四）维吉尼亚密码的演变 (6) （五）维吉尼亚密码下的扩展 (6) 三、加密的意义 (7) 总结 (8) 参考文献 (9)
前言 随着计算机联网的逐步实现，计算机信息的保密问题显得越来越重要。数据保密变换，或密码技术，是对计算机信息进行保护的最实用和最可靠的方法。 密码是实现秘密通讯的主要手段，是隐蔽语言、文字、图象的特种符号。凡是用特种符号按照通讯双方约定的方法把电文的原形隐蔽起来，不为第三者所识别的通讯方式称为密码通讯。在计算机通讯中，采用密码技术将信息隐蔽起来，再将隐蔽后的信息传输出去，使信息在传输过程中即使被窃取或载获，窃取者也不能了解信息的内容，从而保证信息传输的安全。所以，加密显得越来越重要，学会做加密软件，是很大的成果，可以用于各个领域. 本文首先介绍“维吉尼亚”密码的分析及设计规则，然后介绍维吉尼亚密码的概念，原理，特点，密码的使用，还有加密的意义等。
运行后先输入密钥，再输入文件名（输入文本，和输出文本的），文件名和代码在同一目录下不用加路径。 头文件： vi.h #ifndef _VI_H #define_VI_H #include
cout<<"需要加密的文件名："<
1.凯撒密码的加解密 源代码： #include
if(e<=0) s[i]=(e+26)%26+'a'; else s[i]=e%26+'a'; } else if(s[i]>='A' && s[i]<='Z') { e=s[i]-'A'-d; if(e<0) s[i]=(e+26)%26+'A'; else s[i]=e%26+'A'; } else s[i]=s[i]-d; } printf("%s",s); printf("\n\n"); } if(c=='q'||c=='Q') return 0; return 0; } 运行结果是： 2.维吉尼亚密码的加解密 源代码： #include "stdafx.h"
密码学实验报告（本文档为Word版本，下载后可自由编辑） 项目名称：××××××××× 项目负责人：××× 联系电话：××××× 编制日期：×××××
密码学实验报告 实验目的：掌握Caesar密码加密解密原理，并利用VC++编程实现。 实验内容：Caesar密码的加密原理是对明文加上一个密钥（偏移值）而得到密文。假设密钥为3，那么字母“a”对应的ASCII码为97，加上3得100正好是字母“d”的ASCII码值， 实验说明:加密实现的两种方式，只限定英文字母（区分大小写），加密时，根据明文字符是小（大）写字母，采用加密运算： 密文字符=“a”或“A”+（明文字符-“a”或“A”+password%26+26）%26 如果输入其他字符，则直接原样输出，不作处理 可以是任意字符 加密时，我们不做任何区分，直接利用Caesar密码算法 密文字符=明文字符+password 解密反之。 实验结果： void CCaesarDlg::OnButton1() //加密按钮 { UpdateData(TRUE); //从界面上的输入的值传入成员变量 m_crypt=m_plaintxt; //密文进行初始化，它与明文的长度是相同的 for(int i=0;i
摩尔斯电码由点（.）嘀、划（-）嗒两种符号按以下原则组成： 1，一点为一基本信号单位，每一划的时间长度相当于3点的时间长度。 2，在一个字母或数字内，各点、各划之间的间隔应为两点的长度。 3，字母（数字）与字母（数字）之间的间隔为7点的长度。 Atbash码凯撒码字码+摩尔斯电码QWE码键盘码 z d 1 A .- q 1 2 3 y e 2 B -... w __ abc def x f 3 C -.-. e w g 4 D -.. r 4 5 6 v h 5 E . t ghi jkl mn o u i 6 F ..-. y t j 7 G --. U 7 8 9 s k 8 H .... I pqrs tuv wxy z r l 9 I .. o q m 10 J .--- p p n 11 K -.- a o o 12 L .-.. s n p 13 M -- d m q 14 N -. f l r 15 O --- g k s 16 P .--. h j t 17 Q --.- j i u 18 R .-. k h v 19 S ... l g w 20 T - z f x 21 U ..- x e y 22 V ...- c d z 23 W .-- v c a 24 X -..- b b b 25 Y -.-- n a c 26 Z --.. m 密匙3 1 .---- 2 ..--- 3 ...-- 4 ....- 5 ..... 6 -.... 7 --... 8 ---.. 9 ----. 0 ----- ? ..--.. / -..-. () -.--.- - -....- . .-.-.-
现代密码学学习报告 第一章 概论 1.1信息安全与密码技术 信息的一般定义属于哲学范畴。信息是事物运动的状态与方式，是事物的一种区别于物质与能量的属性。 “信息”——数据。 机密性——拥有数据的一方或交换数据的各方不希望局外人或对手获得、进而读懂这些数据。 完整性——数据在交换及保存中不被未授权者删除或改动，或者合法的接受者能方便的判断该数据是否已经被篡改。 认证性——也称“不可否认性”或“抗抵赖”，包括信息源和接收端认证性，即信息系统中的实体不能否认或抵赖曾经完成的发送消息或接收消息的操作。利用信息源证据可以检测出消息发送方否认已发送某消息的抵赖行为，利用接收端证据可以检测出消息接收方否认已接收某消息的抵赖行为。此类证据通常还包括时间/时序或“新鲜性”证据。 可用性——授权用户能对信息资源有效使用。显然，信息系统可靠性是其支撑之一。 公平性——信息具有的社会或经济价值只能在交互中体现。公平性就是指交换规则或交互协议要使得参与信息交互的各方承担安全风险上处于相同或相当的地位。 可控性——是指对信息的传播及传播的内容以至信息的机密性具有控制能力的特性。一般指信息系统或（社会）授权机构根据某种法规对信息的机密性、信息的传播通道、特定内容信息的传播具有控制能力的特性，以及获取信息活动审计凭证能力的特性，如“密钥托管”、“匿名撤销”、实时内容检测与过滤、计算机犯罪或诉讼的司法取证等。 1.2密码系统模型和密码体制 密码系统基本模型： 密码体制的分类：对称密码体制的古典算法有简单代换、多名代换、多表代换等。 非对称密码体制：使用非对称密码体制的每一个用户一个是可以公开的，称为公开密钥，简称公钥，用pku 表示；另外一个则是秘密的，称为秘密秘钥，简称私钥，用sku 表示。非对称密码体制又称为双钥密码体制或公钥密码体制。 公钥密码体制的主要特点是将加密能力分开并分别并分别授予不同的用户，因而可以实现信 源M 加密器() c m =1k E 非法接入者密码分析员 （窃听者）搭线信道 （主动攻击） 搭线信道（被动攻击）解密器接收者 ()m c =2k D 密钥源密钥源1K 2 K m m 'm c ' c 1 k 2k 信道密钥信道
《—现代密码学—》 实验指导书 适用专业：计算机科学与技术 江苏科技大学计算机科学学院 2011年11 月 实验一古典密码 实验学时：2学时 实验类型：验证 实验要求：必修 一、实验目的
编程实现古典密码的加解密方法。 二、实验内容 （1）移位密码的加密和解密函数。 （2）仿射密码的加密和解密函数。 （3）维吉尼亚密码的加密和解密函数。 三、实验原理、方法和手段 （1）移位密码 对于明文字符x ，加密密钥k ，加密方法为 ,1,2,,25y x k k =+= 解密方法为 ,1,2,,25x y k k =-= （2）仿射密码 对于明文字符x ，加密密钥(,)a b ，加密方法为 ,gcd(,26)1,1,2,,25y ax b a b =+== 解密方法为 1()x a y b -=- （3）维吉尼亚密码 选取密钥字Key ，将明文按照密钥字长度分组，将明文与密钥字对应字符相加并对26求余，即为密文字符。 i i i y x k =+ 解密过程为 i i i x y k =- 四、实验组织运行要求 本实验采用集中授课形式，每个同学独立完成上述实验要求。 五、实验条件 每人一台计算机独立完成实验，有如下条件： （1）硬件：微机；
（2）软件：VC++6.0、VC++.Net 2005。 六、实验步骤 （1）将各函数编写完成； （2）在主函数中调用各函数，实现加密和解密。 七、实验报告 实验报告主要包括实验目的、实验内容、实验原理、源程序及结果。移位密码加密: #include
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：
实验二：用C语言实现维吉尼亚密码的加解密过程： #include
《密码学与信息安全》实验报告 专业 班级 姓名 学号 2015年 6 月 5 日
实验一古典密码实验 1实验目的 1.理解代替密码学加密过程 2.理解置换密码学加密过程 2实验内容 1．手动完成Caesar密码 2．Caesar加密 3．Caesar密码分析 4．单表置换密码 5．单表置换密码分析 3实验过程 本练习主机A、B为一组，C、D为一组，E、F为一组。 首先使用“快照X”恢复Windows系统环境。 1．手动完成Caesar密码 （1）在实验原理部分我们已经了解了Caesar密码的基本原理，那么请同学们写出当 密钥k=3时，对应明文：data security has evolved rapidly的密文：data security has evolved rapidly 。 （2）进入实验平台，单击工具栏中的“密码工具”按钮，启动密码工具，在向导区点 击“Caesar密码”。在明文输入区输入明文：data security has evolved rapidly。 将密钥k调节到3，查看相应的密文，并与你手动加密的密文进行比较。 请根据密钥验证密文与明文对应关系是否正确。 2．Caesar加密 （1）进入“加密解密”｜“Caesar密码”视图，在明文输入区输入明文（明文应为英 文），单击“加密”按钮进行加密。 请将明文记录在这里：I am a stident 。 （2）调节密钥k的微调按钮或者对照表的移位按钮，选择合适的密钥k值，并记下该密钥k值用于同组主机的解密。加密工作完成后，单击“导出”按钮将密文默认导出到Caesar共享文件夹(D:\Work\Encryption\Caesar\)中，默认文件名为Caesar密文.txt。 （3）通知同组主机接收密文，并将密钥k通告给同组主机。 6 （4）单击“导入”按钮，进入同组主机Work\Encryption\Caesar目录（同组主机IP\Work\Encryption\Caesar），打开Caesar密文.txt。 （5）调节密钥k的微调按钮或对照表的移位按钮，将k设为同组主机加密时的密钥k 值，这时解密已经成功。请将明文写出：I am a stident 。 （6）将解密后的明文与同组主机记录的明文比较，请对比明文是否相同。 3．Caesar密码分析 （1）本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“Caesar密码”，在明文输入区输入明文（要求明文有一定的意义以便让同组主机分析）。 请将明文记录在这里：I am a stident 。 （2）调节密钥k的微调按钮或者对照表的移位按钮，选择合适的密钥k值完成Caesar 加密，单击“导出”按钮，将密文默认导出到Caesar共享文件夹中。 （3）通告同组主机（不要通告密钥值k）密文已经放在共享文件夹中，让同组主机获 取密文。 （4）单击“导入”按钮将同组主机Caesar密文导入。
实验报告 【实验名称】AES加密解密实验 姓名：学号：班级：日期：10月20日 【实验目的】 1.掌握AES算法的基本原理 2.了解AES算法的详细步骤 【实验环境】 1.本试验需要密码教学实验系统的支持 2.操作系统为Windows 2000或者Windows XP 【实验内容】 1.掌握AES算法的原理及过程 2.完成AES密钥扩展运算 3.完成AES数据加密运算 【实验步骤】 1.打开“AES理论学习”，掌握DES算法的加解密原理； 2.打开“AES算法流程”，开始DES单步加密实验，如图10-1； 3.选择密钥输入为ASCII码或十六进制码模式，输入密钥；若为ASCII码模式，则输入 8个字符的ASCII码；若为十六进制码模式，则输入16个字符的十六进制码（0～9，a～f，A～F）； 4.点击“字节矩阵”按钮，将输入的密钥转化为密钥字节矩阵，从左至右每一列依次 为W0, W1, W2, W3； 5.依次点击“RotWord”、“SubWord”、“轮常量异或”，对W3依次进行“循环移 位”、“S盒”、“轮常量异或”操作并与W0异或得到W4,； 6.点击“异或”按钮，使得W1与W4进行异或得到W5 7.点击“生成W6和W7”按钮，生成W6和W7 8.点击“生成所有轮密钥”按钮，生成1~10轮轮密钥
9.进入第二部分——加密，选择加密输入为ASCII码或十六进制码模式，输入明文；若 为ASCII码模式，则输入8个字符的ASCII码；若为十六进制码模式，则输入16个字符的十六进制码（0～9，a～f，A～F）； 10.点击“字节矩阵”按钮，将输入明文转化为明文字节矩阵； 11.点击“AddRoundKey”按钮，使明文字节矩阵与密文字节矩阵进行逐比特异或； 12.接下来进行第一轮操作，依次点击“SubBytes”、“ShiftRows”、“MixColumns”、
武汉理工大学理学院数学系课程实验报告课程名称：信息安全技术与密码学 班 级 日期2016.4.20 成绩评定 姓 名 实验室108 老师签名 学 号 实 验 名 称 分组密码算法 所用软件运行windows或linux操作系统的PC机，具有gcc （linux）、VC （windows）等 c 语言的编译环境。 实 验目的及内容一、实验目的 通过采用现成的分组密码算法的软件程序，对实际数据进行加解密运算 和验证，重点掌握分组密码算法的基本原理和实现方法，加深对分组密码加解密算法的认识和理解。
实验原理步骤二．实验原理 AES 分组密码拥有 128 比特的分块长度，而且可以使用 128,192 或者 256 比特大小的密钥。密钥长度影响着密钥编排（即在每一轮中使用的子密钥）和轮的次数，但不影响每一轮中的高级结构。 在 AES 计算中，有一个被称为状态的 4×4 字节数组，是通过多轮操作来修改的。这个状态的最初设置就是分组密码的输入。下面的操作会在每一轮的4 个阶段中操作这个状态。 （1）阶段 1—密钥加（AddRoundKey）：在 AES 的每一轮中，128 比特的子密钥都是从主密钥推导出来的，并表示成 4×4 字节数组。状态数 组与子密钥数组异或，实现更新。 （2）阶段 2—字节代替（SubBytes）：在这一步中，状态数组中的每个字节被替换成另一个字节。这个替换是由一个替换表（S 盒）决定的。 （3）阶段 3—行移位（ShiftRows）：在这一步中，状态数组的每一行按如下方式向左循环移位：第一行不动，第二行左移一位，第三行左移两 位，第四行左移三位。 （4）阶段 4—列混合（MixColumns）：在这一步中，对每一列进行可逆的线性变换。 AES 中的轮数取决于密钥长度。128 比特的密钥对应 10 轮，192 比特 的密钥对应 12 轮，256 比特的密钥对应 14 轮。在 AES 的最后轮，列混合被额外的密钥加取代。 三．实验内容及注意事项 根据分组密码的特点，采用现成的分组密码算法程序（也可以从有关网 站下载），选取下列算法之一进行实验： （1）采用 DES 密码算法软件，实现对实际数据的加解密操作。 （2）采用 AES 密码算法软件，实现对实际数据的加解密操作。 （3）分析各自密码算法中加解密和子密钥产生的典型模块的主要功能，并说明编程源程序对存储空间和运行速度的影响。 （（4 ）独立编程完成 AES 密码算法的加解密操作。 四．实验步骤 (1)预习分组密码加解密算法的基本原理，加深对所提供的源程序的理解。 (2)根据所提供的软件实现已知明文消息的加解密结果。 (3)通过自己编程，上机验证给定的分组密码加解密的结果。
RSA算法分析及实现 1.引言 RSA密码体制是美国麻省理工学院（MIT）Rivest、Shami和Adleman于1978年提出来的，它是第一个理论上最为成功的公开密钥密码体制，它的安全性基于数论中的Euler定理和计算复杂性理论中的下述论断：求两个大素数的乘积是很容易计算的，但要分解两个大素数的乘积，求出它们的素数因子却是非常困难的，它属于NP—完全类，是一种幂模运算的加密体制。除了用于加密外，它还能用于数字签字和身份认证。 2. RSA算法分析 2.1 RSA算法产生背景 RSA是1977年由罗纳德·李维斯特（Ron Rivest）、阿迪·萨莫尔（Adi Shamir）和伦纳德·阿德曼（Leonard Adleman）一起提出的。当时他们三人都在麻省理工学院工作。RSA就是他们三人姓氏开头字母拼在一起组成的。 1973年，在英国政府通讯总部工作的数学家克利福德·柯克斯（Clifford Cocks）在一个内部文件中提出了一个相同的算法，但他的发现被列入机密，一直到1997年才被发表。对极大整数做因数分解的难度决定了RSA算法的可靠性。换言之，对一极大整数做因数分
解愈困难，RSA算法愈可靠。尽管如此，只有一些RSA算法的变种[来源请求]被证明为其安全性依赖于因数分解。假如有人找到一种快速因数分解的算法的话，那么用RSA加密的信息的可靠性就肯定会极度下降。但找到这样的算法的可能性是非常小的。今天只有短的RSA 钥匙才可能被强力方式解破。到2008年为止，世界上还没有任何可靠的攻击RSA算法的方式。只要其钥匙的长度足够长，用RSA加密的信息实际上是不能被解破的。但在分布式计算和量子计算机理论日趋成熟的今天，RSA加密安全性受到了挑战。 1983年麻省理工学院在美国为RSA算法申请了专利。这个专利2000年9月21日失效。由于该算法在申请专利前就已经被发表了，在世界上大多数其它地区这个专利权不被承认。 2.2RSA算法原理 RSA作为公钥密码体制，利用了单向陷门函数的原理，其算法的详细原理如下： 算法描述： 第一：密钥的生成 选择两个互异的大素数p，q，计算n=pq，ф（n）=（p-1）（q-1），其中（n）是欧拉函数：选择一个随机整数e(0 【基本字母表】 ┃01┃02┃03┃04┃05┃06┃07┃08┃09┃10┃11┃12┃13┃ ┠--╂--╂--╂--╂--╂--╂--╂--╂--╂--╂--╂--╂--┨ ┃A ┃B ┃C ┃D ┃E ┃F ┃G ┃H ┃I ┃J ┃K ┃L ┃M ┃ ====================================================== ┃14┃15┃16┃17┃18┃19┃20┃21┃22┃23┃24┃25┃26┃ ┠--╂--╂--╂--╂--╂--╂--╂--╂--╂--╂--╂--╂--┨ ┃N ┃O ┃P ┃Q ┃R ┃S ┃T ┃U ┃V ┃W ┃X ┃Y ┃Z ┃ ================ 〖QWE加密表〗 ┃a┃b┃c┃d┃e┃f┃g┃h┃i┃j┃k┃l┃m┃n┃o┃p┃q┃r┃s┃t┃u┃v┃w┃x┃y┃z ┃ ┠-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂- ┨ ┃Q┃W┃E┃R┃T┃Y┃U┃I┃O┃P┃A┃S┃D┃F┃G┃H┃J┃K┃L┃Z┃X┃C┃V┃B┃N┃M ┃ --------其实QWE加密可以表示成这种形式; --------(a,q,j,p,h,i,o,g,u,x,b,w,v,c,e,t,z,m,d,r,k)(f,y,n)( l,s) --------至于它是什么意思,自己去琢磨. --------至于这种形式比表形式有什么优点,自己去琢磨. 【QWE解密表】 ┃A┃B┃C┃D┃E┃F┃G┃H┃I┃J┃K┃L┃M┃N┃O┃P┃Q┃R┃S┃T┃U┃V┃W┃X┃Y┃Z ┃ ┠-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂- ┨常用密码表
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