密码学课程设计报告——柴婷婷

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1、密码学课程设计报告古典密码、DES算法实现、大素数生成算法原理分析及编程实现。计算机学院信安08-3班柴婷婷2011-6-2625目录0引言11古典密码11.1Vigenere（维吉尼亚）密码11.1.1vigenere密码算法原理11.1.2vigenere密码表及举例说明11.1.3运行结果21.2Playfair加解密31.2.1Playfair算法描述31.2.2对明文的加密描述31.2.3对密文的解密规则41.2.4运行结果41.3Vernam（弗纳姆）加解密51.3.1Vernam算法描述51.3.2运行结果62DES算法的实现62.1算

2、法描述62.2算法分析72.2.1DES加密过程72.2.2加密时的5个主要函数82.2.3DES解密过程102.3运行结果103大素数生成算法113.1算法描述113.2加密、解密过程123.3素数的测试123.3.1Solovay-Strassen检测法123.3.2Miller-Rabin检测法133.4运行结果134结束语14250引言密码学是信息安全专业的专业专业主干课。通过课程的学习，我们可以了解密码学在信息安全中所起到的重要作用。本课程要求我们掌握应用密码学的基本概念，熟悉典型的密码算法及实现，掌握典型的安全协议，熟悉密码协议设计与分析

3、的基本方法。此课程设计主要包括三个部分：古典密码加解密实现、DES算法的实现、大素数生成。1古典密码实验目的：掌握多表古典加密方法。实验要求：能用高级语言实现古典加密方法。实验内容：多表古典加密方法主要有Playfair体制、Vigenere体制、Beaufor体制、Vernam体制和Hill体制，用高级语言实现其中一种体制的加密和解密算法。1.1Vigenere（维吉尼亚）密码1.1.1vigenere密码算法原理维吉尼亚密码引入了“密钥”的概念，即根据密钥来决定用哪一行的密表来进行替换，以此来对抗字频统计。维吉尼亚密码的密钥空间大小为26^n，所

4、以即使n的值很小，使用穷尽密钥搜索方法也需要很长的时间。1.1.2vigenere密码表及举例说明参照下表，假如以上面第一行代表明文字母，左面第一列代表密钥字母，对如下明文加密：　　CHAITINGTINGJIAMI25　　当选定CHULANTIAN作为密钥时，加密过程是：明文一个字母为C，密钥第一个字母为C，因此可以找到在C行中代替C的为E，依此类推，得出对应关系如下：　　密钥:CHULANTIANCHULANTI　　明文:CHAITINGTINGJIAYOU　　密文:EOUTTVGOTVPNDTALHC1.1.3运行结果在visualC++6.0

5、编译环境下，输入附录一所列代码实现vigenere密码算法的加解密，运行结果如下：251.2Playfair加解密1.2.1Playfair算法描述Playfair密码出现于1854年，它依据一个5*5的正方形组成的密码表来编写，密码表里排列有25个字母。如果一种语言字母超过25个，可以去掉使用频率最少的一个。英语中z使用最少，可以去掉它。法语一般去掉w或k，德语则是把i和j合起来当成一个字母看待。1.2.2对明文的加密描述第一步是编制密码表。在这个5*5的密码表中，共有5行5列字母。第一列（或第一行）是密钥,其余按照字母顺序。密钥是一个单词或词组，

6、若有重复字母，可将后面重复的字母去掉。当然也要把使用频率最少的字母去掉。第二步整理明文。将明文每两个字母组成一对。如果成对后有两个相同字母紧挨或最后一个字母是单个的，就插入一个字母X。对明文加密规则如下：25　　1若p1p2在同一行，对应密文c1c2分别是紧靠p1p2右端的字母。其中第一列被看做是最后一列的右方。如，按照前表，ct对应oc　　2若p1p2在同一列，对应密文c1c2分别是紧靠p1p2下方的字母。其中第一行被看做是最后一行的下方。3若p1p2不在同一行，不在同一列，则c1c2是由p1p2确定的矩形的其他两角的字母（至于横向替换还是纵向替换

7、要事先约好，或自行尝试）。如按照前表，wh对应tk或kt。1.2.3对密文的解密规则对密文解密规则如下：　　1若c1c2在同一行，对应明文p1p2分别是紧靠c1c2左端的字母。其中最后一列被看做是第一列的左方。　　2若c1c2在同一列，对应明文p1p2分别是紧靠c1c2上方的字母。其中最后一行被看做是第一行的上方。3若c1c2不在同一行，不在同一列，则p1p2是由c1c2确定的矩形的其他两角的字母。其实就是反其道而行之。如密钥LOVELYGIRL，可编制成lGCKSOIDMTVRFNUEAHPWYBJQX1.2.4运行结果在visualC++6.0编

8、译环境下，输入附录二所列代码实现playfair密码算25法的加解密，运行结果如下：1.3Vernam（弗纳