实验1-古典密码算法.doc

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1、实验1－古典密码算法一、实验目的通过编程实现替代密码算法和置换密码算法，加深对古典密码体系的了解，为以后深入学习密码学奠定基础。二、实验原理古典密码算法曾被广泛应用，大都比较简单。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。其中替代密码和置换密码是具有代表性的两种古典密码算法。1、替代密码替代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他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。最早的替代密码是由JuliusCaesar发明的Caesar（恺撒）密码，又叫循环移位密码。它的加密过程可以表示为下

2、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，计算过程如下：E(8)=(m+k)modn=(8+4)mod26=12=L解密算法是：m=D(L)=（L-k）mod262、置换密码置换密码算法的原理是不改变明文字符，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。置换密码又称为换位密码。矩阵换位法是实现置换密码的一种常用方法。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

3、又根据密钥提供的顺序重新组合矩阵中的字母，从而形成密文。例如，明文为attackbeginsatfive，密钥为cipher，将明文按照每行6个字母的形式排在矩阵中，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，得到给定的一个置换：f=145326因此有：密钥：145326明文：attackbeginsatfive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、则有下面的形式：aacttkbingesaivfte从而得到密文：abatgftetcnvaiikse其解密过

4、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，再根据由密钥给出的矩阵置换产生新的矩阵，从而恢复明文。一、实验环境PC机，C或C++编译环境二、实验内容和步骤1、替代算法：（1）根据实验远离部分对替代密码算法的介绍，创建明文信息，并选择一个密钥k，编写替代密码算法的实现程序，实现加密和解密操作。替代密码包括多种类型，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。（2）结果截图：（3）流程图：开始创建明文信息输入密钥加密操作解密操作结束1、置换算法（1）置换密码算法的原理是不改变明文字符，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。置换

5、密码有时又称为换位密码。矩阵换位法是实现置换密码的一种常用方法。它将明文中的字母按照给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。（2）实验截图：（1）开始创建明文信息输入密钥加密操作解密操作结束1、回答问题：试分析两种密码算法的安全性，以及如何改进。替代密码中使用特定的公式将结果加密并得到结果，以此并加以加密和解密，算法比较简单。置换密码中使用二维数组对信息进行加密和解密，这中工作使信息安全性更好一些2、本次实验的体会总结。了解古典密码算法并不代表能写出来程序，除了写程序要注意的各个细节，还要将脑海里的想法转化为流程图并用c语言实现。

6、感觉做出的程序并不是很好，替代算法简单一点，置换算法花费了大量的时间，还只是勉强成功。意识到自己太弱，还需要付出更多的努力。替代密码：#include#include#include#include#defineN500intmain(){inti=0,k,m,n,l;charstr1[N],str2[N];/*C=M+K...Kiskey...*/textbackground(RED);textcolor(LIGHTGREEN);clrscr();printf("Thisisacodepassword

7、program......");printf("Pleaseinputproclaimedinwriting(M)::");gets(str1);/*输入要加密的明文M*/printf("Pleaseinputthekey(K)(int)::");scanf("%d",&k);/*输入密钥K*/m=strlen(str1);/*测试明文的长度*/printf("TheMlengthis%d",m);printf("ciphertext(C)is::");for(i=0;i