应用密码学实验一 古典密码

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。

实验1: 古典密码一、实验名称和性质二、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：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kddkmuleelnvmffmownggnpxohhoqypiiprzqjjqsarkkrtbsllsuctmmtvdunnuwevoovxfwppwygxqqxzhyrryaizsszbjattack 是列表上出现的唯一单词，所以它就是明文buubdlcvvcemdwwdfnexxegofyyfhpgzzgiqhaahjribbiksjccjltfunction y = allshift(x);% This function displays all of the shifts of the message xfor j=0:25,------------ ;disp(z);endfunction y = shift(x,b);% This function performs the shift encryption function% y = x + b mod 26% We assume that x is a text string and b is a number% The result is kept in text representationxnum=text2int(x);-----------------------;y=int2text(ynum);function y = text2int (x)% This function takes the letter in the string x and converts% it to an integer.% The convention for this function is% a --> 0% b --> 1% and so on...if ( (x < 'a') | (x > 'z') ),error('Text character out of range a-z');end;y=x - 'a'; %It helps to know Matlab tricksfunction y = int2text (x)% This function takes the number in the variable x and converts% it to a character y.% The convention for this function is% a <-- 0% b <-- 1% and so on...if ( (x < 0) | (x > 25) ),error('Integer out of range 0 - 26');end;y=char(x + 'a'); %It helps to know Matlab tricks例2. 运用仿射函数7x ＋8 加密明文信息cleopatra 。

第1页 实验一 古典密码算法1、目的使学生认识理解古典密码算法：凯撒密码算法，维吉尼亚密码算法。

2、环境PC 1 PC 1 台、安装软件台、安装软件VC60VC60、、JBuilder8JBuilder8、、Delphi7Delphi7。

3、预备知识 1．凯撒密码的过程： 表1：字母编码表0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12a b c d e f g h i j k l m13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 n o p q r s t u v w x y z 再用配对字母取代信息里的原始字母位移加密法(shift cipher)：模数计算。

算。

E E k (x)=(x+k)mod 26(x)=(x+k)mod 26，，D k (y)=(y (y)=(y ––k)mod 26 如：如：k=5;k=5;k=5;““hello world hello world””加密为：加密为：mjqqt mjqqt ….2．维吉尼来密码维吉尼来方阵：（不区分大小写）数学表达式：[]([][])%26;C i P i K i =+ 验证：验证：V[0V[0V[0，，0]=00]=0；；V[25V[25，，25]=24 V[13V[13，，12]=25 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12a b c d e f g h i j k l m 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 n o p q r s t u v w x y z 解密：[]([][])%26;P i C i K i =-如：如：k=k=k=””BEST BEST””;“HELLO WORLD WORLD”加密为：”加密为：”加密为：IIDE IIDE …. 4字符一组：字符一组： hell OWOR LDBEST BEST BEST 以第一行字母为列标，2行为行标（为行标（B B ，H ）=I =I；； 解密：IIDEBEST BEST，，明文字母是B 行字母为I 的列号H ，或B 列=I 的行H 。

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。

一、实验目的通过本次实验，掌握古典加密算法的基本原理和实现方法，加深对古典加密算法的理解，提高编程能力。

二、实验内容本次实验主要涉及以下古典加密算法：1. 仿射密码2. 单表代替密码3. 维吉尼亚密码三、实验原理1. 仿射密码仿射密码是一种单字母替换密码，其加密原理为将明文进行0~25字母编码，按照加密公式计算出密文对应位置的字母编码，最后从密文的字母编码还原出密文对应位置的字母。

解密原理与加密原理相反。

2. 单表代替密码单表代替密码的加密原理为利用代替表，将明文中的每个字符映射到密文。

解密原理为对代替表进行反向查找，由密文映射回明文。

3. 维吉尼亚密码维吉尼亚密码的加密原理为通过加密方程Ci = (pi k(i mod m)) mod 26，由明文得到密文。

解密原理为解密过程是加密过程的逆过程，通过解密方程pi = (Ci k(i mod m)) mod 26。

四、实验步骤1. 仿射密码（1）编写加密函数encrypt，输入明文和密钥a、b，输出密文。

（2）编写解密函数decrypt，输入密文和密钥a、b，输出明文。

（3）测试加密和解密函数，验证其正确性。

2. 单表代替密码（1）编写加密函数subencrypt，输入明文和代替表，输出密文。

（2）编写解密函数subdecrypt，输入密文和代替表，输出明文。

（3）测试加密和解密函数，验证其正确性。

3. 维吉尼亚密码（1）编写加密函数vigenereencrypt，输入明文和密钥，输出密文。

（2）编写解密函数vigeneredecrypt，输入密文和密钥，输出明文。

（3）测试加密和解密函数，验证其正确性。

五、实验结果与分析1. 仿射密码通过编写encrypt和解密函数，成功实现了仿射密码的加密和解密过程。

实验结果表明，加密和解密函数运行正常，能够正确转换明文和密文。

2. 单表代替密码通过编写subencrypt和解密函数，成功实现了单表代替密码的加密和解密过程。

现代密码学实验报告院系：理学院班级：信安二班姓名：学号：前言密码学（Cryptology）是研究秘密通信的原理和破译秘密信息的方法的一门学科。

密码学的基本技术就是对数据进行一组可逆的数学变换，使未授权者不能理解它的真实含义。

密码学包括密码编码学（Cryptography）和密码分析学（Cryptanalyst）两个既对立又统一的主要分支学科。

研究密码变化的规律并用之于编制密码以保护信息安全的科学，称为密码编码学。

研究密码变化的规律并用之于密码以获取信息情报的科学，称为密码分析学，也叫密码破译学。

密码学在信息安全中占有非常重要的地位，能够为信息安全提供关键理论与技术。

密码学是一门古老而深奥的学问，按其发展进程，经历了古典密码和现代密码学两个阶段。

现代密码学（Modern Cryptology）通常被归类为理论数学的一个分支学科，主要以可靠的数学方法和理论为基础，为保证信息的机密性、完整性、可认证性、可控性、不可抵赖性等提供关键理论与技术。

古典密码算法实验在密码编码体制中有两种基本也是古老的编码体制一直沿用至今，它们是代替密码和置换密码，其历史悠久并且是现代密码体制的基本组成部分，在密码学中占有重要地位。

古典密码是密码学发展的一个阶段，也是近代密码学产生的渊源，一般把Shannon 在1949 年发表“保密系统的通信理论”之前的时期称为古典密码时期。

尽管古典密码大多比较简单，一般可用手工或机械方式实现，且都可用统计分析方法破译，目前已很少采用。

但是，古典密码所采用的代替技术和置换技术仍然是现代分组密码算法设计的基础，了解它们的设计原理，有助于理解、设计和分析现代密码。

一、实验目的通过编程实现经典的代替密码算法和置换密码，包括移位密码、维吉尼亚密码、周期置换密码、列置换密码，加深对代替技术的了解，为现代分组密码实验奠定基础。

二、实验原理代替（Substitution）是古典密码中基本的处理技巧，就是将明文字母由其他字母表中的字母替换的一种方法。

实验一古典密码加密算法【实验目的】一般的密码学实验要求学习者编写实现加密法或分析工具的程序，但这势必要占用学习者较多的时间去调试程序，减少真正学习密码学的时间。

分析加密程序CAP是一款密码加密与分析的软件，包含了古典密码学和现代密码学常用的密码算法和分析工具。

学习者可以利用CAP更好地学习加密和密码分析技术，而不必花费大量的时间调试程序。

b5E2RGbCAP【实验目的】1、理解代替密码学加密过程；2、掌握置换密码学加密过程；3、自行设计恺撒密码<Caesar Cipher ）加密工具，并验证恺撒密码<Caesar Cipher ）加密过程；p1EanqFDPw4、掌握经典加密分析软件CAP的使用并验证古典密码加密算法；【实验环境】1、基于Windows的PC机一台；设计设计恺撒密码<Caesar Cipher ）加密工具时的软件环境根据学生自己选择的平台安装，本设计软件平台可以是C语言，Visual C++，Visual C#，Visual Basic均可，主要是实现恺撒密码<Caesar Cipher ）算法即可。

DXDiTa9E3d2、CAP加密与分析软件【实验内容】1、以C#平台为例说明恺撒密码<Caesar Cipher ）算法的实现。

程序主界面如图1所示：程序源码using System。

……(省略部分生成代码>namespace Encryption{publicpartialclassForm1 : Form{int key。

privatestring Encryption(int key,refstringInputString>RTCrpUDGiT{StringBuilder str = newStringBuilder(>。

char ch,chtemp。

int temp。

for(int i=0。

i<InputString.Length。

应用密码学实验一古典密码一、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。

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。

替代密码有五种表现形式：○1单表代替即简单替代密码或者称为单字母代替，明文字母表中的一个字符对应密文字母表中的一个字符。

这是所有加密中最简单的方法。

○2多表代替即由多个简单代替组成，也就是使用了两个或两个以上的代替表。

比如使用有5个简单代替表的代替密码，明文的第一个字母用第一个代替表，第二个字母用第二个表，第三个字母用第三个表，以此类推，循环使用这五张代替表。

多表代替密码由莱昂.巴蒂斯塔于1568年发明，著名的维吉尼亚密码和博福特密码均是多表代替密码。

关于单表替代密码——凯撒(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字母表中该字母后的第R个字母来替换，达到加密的目的。

它的加密过程可以表示为下面的函数：=+E m m k n()()modE m为其中，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；()密文字母在字母表中对应的位置数。

k=，则按照上式计算出来的密例如：对于明文字母H，其在字母表中的位置数为8，设4文为L，计算过程如下：=+=+==(8)()mod(84)mod2612E m k n L２．置换密码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。

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。