密码学实验报告

第1篇

一、实验目的

通过本次实验，了解凯撒密码的基本原理和加密解密过程，掌握凯撒密码的破解方法，提高密码学知识水平。

二、实验原理

凯撒密码是一种最简单的替换密码，它通过将字母表中的每个字母按照固定数目向前或向后移动来实现加密。例如，当偏移量为3时，明文中的字母“A”将被替换为“D”，“B”将变为“E”，以此类推。当到达字母表末尾时，会循环回到字母表的开头。

凯撒密码的加密和解密过程如下：

加密过程：

E(x) = (x + k) mod 26

其中，E(x)表示加密后的字母位置，x表示明文字母在字母表中的位置（A为0，B为1，以此类推），k表示偏移量。

解密过程：

D(y) = (y - k) mod 26

其中，D(y)表示解密后的字母位置，y表示密文字母在字母表中的位置。

三、实验步骤

1. 准备实验环境

（1）准备一台计算机，安装Windows操作系统。

（2）下载并安装一个编程软件，如Visual Studio、Eclipse等。

（3）在编程软件中创建一个新项目，命名为“凯撒密码解码实验”。

2. 编写凯撒密码解码程序

（1）定义加密和解密函数，分别实现加密和解密过程。

（2）编写主函数，输入密文，调用加密和解密函数，输出解密后的明文。 （3）编写一个辅助函数，用于计算字母在字母表中的位置。

3. 编译和运行程序

（1）编译程序，确保没有错误。

（2）运行程序，输入密文，观察输出结果。

四、实验结果与分析

1. 加密和解密过程

（1）加密过程：将明文字母按照偏移量k向前或向后移动，得到密文字母。

（2）解密过程：将密文字母按照偏移量k向后或向前移动，得到明文字母。

2. 破解方法

（1）频率分析：根据英文字母的频率分布，分析密文中的字母频率，推测偏移量k。

（2）试错法：尝试所有可能的偏移量k，对密文进行解密，找到正确的明文。

3. 实验结果

通过实验，成功实现了凯撒密码的加密和解密过程，并成功破解了密文。实验结果表明，凯撒密码虽然简单，但在一定程度上可以保护信息安全。

. . . .. .. .

.s. . .. ... 一、主要要求及指标：

1．设置三个正确的密码键，实现按密码顺序输入的电路。密码键只有按顺序输入后才能输出密码正确信号。

2．设置若干个伪键，任何伪键按下后，密码锁都无法打开。

3．每次只能接受四个按键信号，且第四个键只能是“确认”键，其他无效。

4．能显示已输入键的个数（例如显示 * 号）。

5．第一次密码输错后，可以输入第二次。但若连续三次输入错码，密码锁将被锁住，必须系统操作员解除（复位）。

二、设计方案

1.方案原理图：

2. 基本原理：

输入按键，当密码键按正确循序按下，密码信号输入D触发器构成的移位寄存器，输入正确时信号从Q1移到Q3 ，Q3为“1”时输出密码正确信号，亮绿灯显示正确，否则信号传递失败，灯不亮。按键同时用74164记录按键个数，无论密码键还是伪键，每次按键都产生一个脉

输

入

控

制

伪码键

密码键

确认键 按键个数计数

74LS164

复位

返回键

复位

键值锁存

密码顺序判别 亮灯显示

输出控制 亮灯报警

密码正确 . .

. .. .. .

.s. . .. ... 冲，输出一个按键信号使一盏灯亮。当最后位按键（第四位）不是“确认键”时，亮起红灯提示，重新按键。

华北电力大学

实 验 报 告

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实验名称 现代密码学课程设计

课程名称 现代密码学

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专业班级： 学生姓名：

学 号： 成 绩：

指导教师： 实验日期： 华 北 电 力 大 学 实 验 报 告

第 页 共 页 [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rN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

密钥长度(bits) 128 192 256

明文分组长度(bits) 128 128 128

轮数 10 12 14

每轮密钥长度(bits) 128 128 128

第1篇

引言

随着信息安全领域的不断发展，密码学作为其核心内容之一，受到了广泛关注。古典密码学作为密码学的基础，为我们揭示了加密和解密的基本原理。本实验旨在通过编程实现古典密码算法，加深对古典密码体制的理解，并为后续学习现代密码学打下坚实基础。

实验目的

1. 理解古典密码的基本原理和特点。

2. 掌握替代密码和置换密码的实现方法。

3. 熟悉凯撒密码、维吉尼亚密码、周期置换密码和列置换密码等典型算法。

4. 通过实验，提高编程能力和信息安全意识。

实验环境

1. 操作系统：Windows 或 Linux

2. 编译环境：gcc（Linux）、VC（Windows）

3. 编程语言：C/C++

实验内容

1. 凯撒密码

凯撒密码是一种简单的替换密码，其加密原理是将明文中的每个字母用字母表中后面的第 k 个字母替代。本实验中，我们实现了凯撒密码的加密和解密过程。

```c

include

include

void caesarCipher(char text, int key, int mode) {

int i = 0;

while (text[i] != '\0') { if (mode == 1) { // 加密

if (text[i] >= 'A' && text[i] <= 'Z') {

text[i] = 'A' + (text[i] - 'A' + key) % 26;

} else if (text[i] >= 'a' && text[i] <= 'z') {

text[i] = 'a' + (text[i] - 'a' + key) % 26;

}

} else if (mode == 2) { // 解密