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密码学实验

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《密码学与信息安全》实验报告业 级 ____ 名 __ 号2015年 6 月 5 日专 班 姓 学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=j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”丨“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 stide nt 。

(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。

64)单击“导入”按钮，进入同组主机Work\E ncryptio n'Caesar目录( 同组主机IP\Work\E ncryptio n'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 stide nt 。

(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”丨“加密解密”丨“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。

(5)调节密钥k的微调按钮或者对照表的移位按钮来调节密钥，从而进行密码分析(平均13次，最坏26次破解)。

请将破解出的明文和密钥记录在这里：密钥k= _6_。

明文I am a stident。

(6)将破解后的密钥和明文与同组主机记录的密钥和明文比较。

如果不同请调节密钥k继续破解。

4. 单表置换密码(1)单击“密码工具”按钮，进入“加密解密”丨“单表置换”丨“加密/解密”视图，与同组主机协商好一个密钥词组k= i am a stude nt .(2)根据“单表置换”实验原理计算出置换表。

(3)计算完成置换表以后，在明文输入区输入明文，单击“加密”按钮用置换表的对应关系对明文进行加密，加密完成后，单击“导出”按钮，将密文导出到Sin gleTable 共享目录中，并通告同组主机获取密文。

请将明文记录在这里：data security has evolved rapidly _______ 。

(4)单击“导入”按钮将同组主机单表置换密文导入，根据同组主机置换表完成本机置换表，单击“解密”按钮对密文进行解密。

(5)本机将解密后的明文与同组主机记录的明文对照，如果双方的明文一致，则说明实验成功，否则说明本机或同组主机的置换表计算错误。

密钥词蛆：卜妙■ Z.nt[—摘—i—] |—厉―若—畳换表■data secur ity has evolve d rapi dly_________________________________________________________________________________________________________________5. 单表置换密码分析(1)图5-2-1是由统计学得出的英文字母相对频率表。

由图5-2-1可以看出，英文字母E出现的频率最高，而J和Z出现的频率最低，这样，就可以通过英文字母出现的频率大致上判定单表置换密码的置换表，从而得到明文。

(2)本机进入“密码工具”丨“加密解密”丨“单表置换”丨“密码分析”页面，单击“导入”按钮，将密文“单表置换密码分析密文.txt ”导入，单击“统计”按钮，统计密文中每个字母出现的频率，回答下列问题：在密文中出现频率最高的字母是A与上表比较，它可能是由字母 E 置换的。

(3)置换表组框中点击“解密”按钮，这时将得到一个明文。

然而此时的明文并不是最终要得到的，可以通过明文的特征和各个字母的比例来调节置换表中的对应关系，从而得到正确的明文。

例如，明文第一段和置换表如图5-2-2所示。

Iir dtu图5-2-2根据明文我们可猜测图中画线的单词“soe dlda' r”应该为“she did n' t”。

首先在置换表中找到明文小写字母o对应的密文大写字母E，然后改变置换表，使猜测的h对应E,依此类推则i对应F, n对应M , t对应T,变换后的置换表如图5-2-3所示。

F『IF莎［T『卩冋門尸r F FLEir rrrrrrrr图5-2-3单击“解密”按钮，得到明文如图5-2-4所示。

图5-2-4依此类推便可以得到明文，请根据你的置换表填写表5-2-1。

4 结论古典密码算法曾经被广泛应用，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。

古典密码学可以分为代替密码（也叫做移位密码）和置换密码（也叫做换位密码）两种，其中代替密码典型的有Caesar密码，数乘密码和仿射变换等，置换密码有单表置换和多表置换等。

-4 -实验二分组密码实验1 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3理解AES算法的加密原理2 实验内容1. DES加密解密2. DES算法3. AES加密解密4. AES算法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. DES加密解密(1)本机进入“密码工具”丨“加密解密”丨“DES加密算法”丨“加密/解密”页签,在明文输入区输入明文：i am a stude nt,you are a pig。

(2)在密钥窗口输入8 ( 64位)个字符的密钥k，密钥k= students。

单击“加密”按钮，将密文导出到DES文件夹( )中，通告同组主机获取密文，并将密钥k告诉同组主机。

(3)单击“导入”按钮，从同组主机的的DES共享文件夹中将密文导入，然后在密钥窗口输入被同组主机通告的密钥k，点击“解密”按钮进行DES解密。

(4)将破解后的明文与同组主机记录的明文比较。

2. DES算法本机进入“密码工具”丨“加密解密”丨“DES加密算法”丨“演示”页签，向64位明文中输入8个字符(8*8bit=64 ),向64位密钥中输入8个字符(8*8bit=64 )。

点击“加密” 按钮。

完成加密操作，分别点击“初始置换” 、“密钥生成演示”、“十六轮加密变换”和“终 结置换”按钮，查看初始置换、密钥生成演示、十六轮加密变换和终结置换的详细加密操作 流程。

加書演示密钥生成演示认位巒文【16■谖制)：|^2C7ASL72t>l96463. AES 加密解密(1) 本机进入“密码工具”丨“加密解密”丨“AES 加密算法”丨“加密/解密”页签， 在明文输入区输入明文： i am a stude nt,you are a pig 。

(2) 在密钥窗口输入 16 (128位)个字符的密钥k ,要记住这个密钥以用于解密，密钥k= ilikechinesebest 。

单击“加密”按钮，将密文导出到AES 文件夹 ( )中，通告同组主机获取密文，并将密钥k 告诉同组主机。

12E 位誉钥：iliktchifttSibss t力口 症解 窗明文i am 知 student^ you are a pig----------------------- 2J6264JM586B8C248A04*££DE38F8D892BL2®raDFF6CFF24935Ffi6AB9800T7COD导入 导出飙位明文studen.li嗣位密钥|01234567厂加密过程初站迓換十六轮加密变换(3)单击“导入”按钮，从同组主机的AES共享文件夹中将密文导入，然后在密钥窗口输入被同组主机通告的密钥k,点击“解密”按钮进行AES解密。

(4)将破解后的明文与同组主机记录的明文比较。

4. AES算法进入“密码工具”丨“加密解密”丨“AES加密算法”丨“演示”页签。

输入128位明文与密钥，执行加密操作，查看各演示模块。

明丈| ili ke chi nes 皂best fghi j klmiiLop初始变换密钥扩展g轮送代悽后变換1 前位密文（16进制）|&1D6B79B41351EDD8279F81138CEA162根据实验原理中对AES加密算法的SubBytes变换和ShiftRows变换的介绍，对于以下给出的状态矩阵：rl21511ITIF DE OA IDOF0707D4-02531544-请计算它的SubBytes变换，以及经过SubBytes变换之后，再经过ShiftRows变换的结果。

C95982FDCO AB57M76C505nED59IB11C95982FOAB67A4COC5F276C5IB77ED534 结论对称密钥加密机制即对称密码体系，也称为单钥密码体系和传统密码体系。

对称密码体系通常分为两大类，一类是分组密码（如DES、AES算法）,另一类是序列密码（如RC4算法）。

实验三公钥密码实验1 实验目的1•了解非对称加密机制2•理解RSA算法的加密原理3•理解ELGamal算法的加密原理2 实验内容1. RSA生成公私钥及加密解密过程演示2. RSA加密解密3. ELGamal生成公钥及加密解密过程演示4. ELGamal加密解密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。

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密码学案例实验报告书

密码学案例实验报告书

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。

维吉尼亚密码学实验报告

维吉尼亚密码学实验报告

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。

现代密码算法实验报告(3篇)

现代密码算法实验报告(3篇)

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》课程设计实验报告-分组密码DES2

《密码学》课程设计实验报告-分组密码DES2

《密码学》课程设计实验报告实验序号：02 实验项目名称：分组密码AES图：AES轮函数结构图：AES轮密钥产生2．AES 算法的基本运算（重点） 方法：通过编程代码实现下列运算：（1）8(2)GF 上的加法（教材 p83定义3-2） （为了描述方便，用花括号表示16进制，下同） 例：｛BC ｝⊕｛6A ｝=｛D6｝（下图中的A 3,3⊕K 3,3=B 3,3）计算或编程方法：按位异或（提示——C 、Java 等语言中的^运算符） （2）8(2)GF 上的多项式加法（教材 p83定义3-7） 例：a(x)={BC}x 3+{42} x 2+{9F} x+{4C}K(x)= {6A}x 3+{00} x 2+{5C} x+{57} a(x) ⊕K(x)= {D6}x 3+{42} x 2+{C3} x+{1B}计算或编程方法：按位异或（提示——C 、Java 等语言中的^运算符）A 0,0A 0,1A 0,2A 0,3A 1,0A 1,1A 1,2A 1,3A 2,0A 2,1A 2,2A 2,3A 3,0A 3,1A 3,2A 3,3K 0,0K 0,1K 0,2K 0,3K 1,0K 1,1K 1,2K 1,3K 2,0K 2,1K 2,2K 2,3K 3,0K 3,1K 3,2K 3,3＋B 0,0B 0,1B 0,2B 0,3B 1,0B 1,1B 1,2B 1,3B 2,0B 2,1B 2,2B 2,3B 3,0B 3,1B 3,2B 3,3A 3,3 ⊕K 3,3 ＝B 3,3 (mod 2)对于AES 中的轮密钥加运算，即可以表示为对应“字节”的加法，每格相加，即定义3-2；也可以表示为对应32位“字”的加法，每列相加，即定义3-7；甚至可以表示为整个128位“状态”的按位异或。

思考：在不同CPU 架构下，哪种表示方法的执行速度最快？（4）8(2)GF 上的多项式乘法（教材 p83定义3-8、p93优化方案） （a ）AES 中的列混合运算的实现其中的运算按列（32位字）实现，当然也可表述为下面的4×4的字节矩阵相乘：大家手工计算时，按列进行表述较为简单：例如下面的列混合计算：其中的第一列运算步骤为：在GF(28)中，加法就是按位XOR操作，乘法是根据在上述方程所示的规则执行的。