统计频率分析周期&RC4算法实现.doc

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1、网络密码实验报告实验名称实验一统计频率分析周期+RC4算法实现姓名学号028实验日期2014.04.16实验报告要求：1.实验目的2.实验要求3.实验环境4.实验作业5.问题及解决6.思考问题7.实验体会【实验目的】掌握维吉尼亚多表加密算法原理，学会使用Kasiski方法统计频率分析密钥周期；掌握RC4算法原理，用程序实现RC4算法加解密。【实验要求】1、使用Kasiski方法统计维吉尼亚算法密文（“统计频率分析周期.txt”）的频率，分析所使用的密钥周期。2、程序实现RC4算法加解密过程，使用测试向量进行正确性验证，并分析算法实现效率。【实验环境】Vs2010【实验作业】见表格外【

2、实验中出现问题及解决方法】【思考问题】【实验体会】1.在编写RC4算法的过程中，相比AES和DES算法而言，思路很清晰，RC4算法的实现很简单。课本中也给了一些关键性的代码供我们参考，一看就一目了然。剩下的只是对具体的实现了。RC4算法是流密码的典型代表，通过学习和编写RC4算法，我对流密码的理解也更加的深刻了，流密码的原理如下图所示；很明显，在解密端，密文流与完全相同的密钥流异或运算恢复出明文流。RC4算法其加密密钥和解密密钥相同总之，通过编写RC4算法，是我进一步明白编程时我们一定要有清晰的算法思路，要知道我们自己要干什么，用哪一种的编程思路更好，函数参数应该怎么设置，这都需要一

3、定的技巧。当遇到编写和调试所不能解决的问题时，决不能闭门造车瞎苦恼，一定要积极查阅资料，请教同学老师寻求解决办法，因为你有可能可以找到更好地解决方案。我觉得算法的实现并不是自己一定要把它完全自己编出来，关键还是算法思想，只有掌握了算法思想的精髓，再把编程实现划分为各个小的模块，再编程实现就会简单很2.成绩优良中及格不及格教师签名：日期：实验作业：一、统计频率分析周期1.原理1.1Kasiski方法原理：在英文中，一些常见的单词如the有几率被密钥的相同部分加密，即原文中的the可能在密文中呈现为相同的三个字母。在这种情况下，相同片段的间距就是密钥长度的倍数。所以我们可以通过在密文中找

4、到相同的片段，计算出这些相同片段之间的间距，而密钥长度理论上就是这些间距的公约数。1.2分析原理：通过上面的原理可知，我们可以编程求出密文中这些重复字段的间距，然后进行分析，逐步缩小范围，从而找到可能的密钥周期。我们可以先假定一个密钥周期范围（这个范围在程序中用两个数来表示，比如10和20，表示的就是周期长度为10到20这个范围之内的），然后通过for循环将符合这个长度范围的密文段找出来，并求出它们的距离。然后分析这些距离的公约数，如果能找到公约数，再将这个公约数作为可能的密钥周期进行测试。直到找到最小的公约数，该公约数就是密钥长度。2.通过程序分析得到密钥周期首先输入一组比较大的数

5、，比如50和60，通过运行可得，长度超过50时，不存在任何相同的字符串。如图所示：然后输入小于50的一组数，如4050，运行结果如下（没有显示完全），得到的距离都是1077,1077可以被只能被3整除，这时候我们可以猜测密钥周期可能是3或359（根据第一步可知，此解不存在）。我们再次输入一组数，比如30和40，运行结果如下（没有显示完全）：可以看到其距离还是1077，所以我们猜测密钥周期可能就是3。继续输入更小数，20和30，运行结果如下图（没有显示完全）：可以看到距离有两种，一个是1077，另一个是2391，其中可以整除2391的数有3和797，而797是一个质数。继续往下分析，输

6、入更小的一组数：10和20，运行结果太多，不在此展示。其中运行后相同字符串间的距离有1077，2391，246，这些数都可以被3整除。然后继续输入更小的一组数3和10，运行结果也太多，不在此展示。其中相同字符串的距离都可以被3整除。至此，我们可以推测密钥周期就是3。二、程序实现RC4算法加解密过程，使用测试向量进行正确性验证，并分析算法实现效率1.原理首先，RC4是属于流密码体系中的一种。RC4的原理比较简单，书上的描述也是很简洁的：用1—256个字节（8-2048位）的可变长度密钥初始化一个256字节的状态向量S，S的元素记为S[0]，S[1],…,S[255]，从始至终置换后的S

7、包含从0到255的所有8位数。对于加密和解密，字节K是从S的255个元素中按一种系统化的方式选出的一个元素生成的。每生成一个K的值，S中的元素个体就被重新置换一次。有了以上的原理解释，以及书上的一些关键性算法伪代码描述，就可以很清晰的写出代码了。2.代码流程1）初始化Si.初始化s中的值，升序赋值为0—255,；ii.建立临时向量T，若k长度为256字节，直接将K赋给T。否则keylen<256时将k的值赋给T的前keylen个值，然后循环重复将T的其他值