信息系统安全实验指导书

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1、《信息系统安全》课程实验指导书实验学时：课内实验18学时实验类型：验证性实验要求：必修适用对象：软件工程实验一：古典密码算法---代换技术（4学时）一、实验目的通过本实验的学习，使学生编程实现古典密码算法中的代换密码技术，培养学生的编程能力和对基础算法的理解，加深对古典密码体制技术的了解，为今后继续深入现代密码学的学习奠定基础。二、实验内容实现代换密码的加解密；三、实验原理、方法和手段古典密码算法历史上曾被广泛应用,大都使用手工和机械操作来实现加密和解密，比较简单。古典密码主要是利用密码算法实现文字信息的加密和解密，本实验运用两种常见的具有代表性的古典密码技术---代换密码技术,以帮助学生

2、对密码算法建立一个初步的认识和印象。代换密码：代换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。代换密码包括多种类型,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.本实验利用一种典型的单表替代密码---恺撒(caesar)密码,又叫循环移位密码，加密方法是将明文中的每个字符，用此字符在字母表中后面第k个字母替代，加密过程可以表示为下面的函数:E(m)=(m+k)modn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

3、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)modn=(8+4)mod26=12=L四、实验环境、条件运行Windows7操作系统的PC机，具有C语言编译环境。五、实验组织运行要求根据本实验的特点、要求和具体条件，采用以学生自主训练为主的开放模式组织教学，每个学生按照实验指导书，独立完成实验。六、实验步骤根据实验原理部分对凯撒密码算法的介绍,自己创建明文信息,并选择一个密钥k,编写凯撒密码算法的实现程序,实现加密和解密操作.参考程序：1．加密：K=42．解密密文：VSRQJHEREVTXDUHSDQWYU：defde

4、crypt_password(password,offset)pwdLength=len(password)pwd=""forindexinrange(pwdLength):ascciiNum=ord(password[index])-65+offsetascciCha=chr(ascciiNum%26+65)pwd+=str(ascciCha)returnpwdforindexinrange(0,26):printdecrypt_password("VSRQJHEREVTXDUHSDQWU",-3).lower()明文为:spongebobsquarepantr七、实验报告本实验为古典密

5、码学算法的验证类实验，需要按实验报告模板的表格填写，具体要求如下：（1）实验总结要反映实验步骤中的结果，并提供文字描述。（2）除教师评语外，实验报告表中的每项内容均由本实验的同学填写。（3）实验总结和实验自我评语，严禁雷同。（4）实验报告需要按实验报告模板的格式进行填写。实验二：古典密码算法---置换技术（4学时）一、实验目的通过本实验的学习，使学生编程实现古典密码算法中的置换密码技术，培养学生的编程能力和对基础算法的理解，加深对古典密码体制技术的了解，为今后继续深入现代对称密码学的学习奠定基础。二、实验内容实现置换密码的加解密。三、实验原理、方法和手段古典密码算法历史上曾被广泛应用,大都

6、使用手工和机械操作来实现加密和解密，比较简单。古典密码主要是利用密码算法实现文字信息的加密和解密，本实验运用常见的具有代表性的古典密码技术---置换密码技术,以帮助学生对密码算法建立一个初步的认识和印象。置换密码：置换密码又称为换位密码，算法的原理是不改变、替换明文字符,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。矩阵换位法是实现置换密码的一种常用方法（类似于教材中的双换位密码）。它将明文中的字母按照给定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attackbeginsatfive,密钥为cipher,将明文按照每行6列的形式

7、排在矩阵中,形成如下形式:attackbeginsatfive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:123456F=145326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:aacttkbingesaivfte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