现代密码学实验题目代码.docx

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现代密码学实验题目代码现代密码学实验题目代码*大学学生实验报告实验课程名称现代密码学学院*年级*专业班*学生姓名*学号*开课时间200-至200-学年第二学期总成绩教师签名实验项目名称实验一、古典密码（认识密码学）成绩一、实验目的通过实现简单的古典密码算法，理解密码学的相关概念如明文（plaintext）、密文（ciphertext）、加密密钥（encryptionkey）、解密密钥（decryptionkey）、加密算法（encryptionalgorithm）、解密算法（decryptionalgorithm）等。

二、实验内容1）用CC+语言实现仿射变换（Affine）加/解密算法；2）用CC+语言实现统计26个英文字母出现的频率的程序；3）利用仿射变换加/解密程序对一段较长的英文文章进行加密，再利用统计软件对明文和密文中字母出现的频率进行统计并作对比，观察有什么规律。

放射变换：

加密：

解密：

其中a,b为密钥，且gcd（a,26）=1实验要求：

加/解密程序对任意满足条件的a、b都能够处理。

三、实验步骤

（1）统计26个英文字母出现的频率的程序#include#include#includeusingnamespacestd;voidmain（）ifstreamin（a.txt）;vectors;vectorn（26,0）;for（inti=0;ix;）for（inti=0;i26;+i）if（int（x）=si）ni+;floatsum=0.0;for（intj=0;j26;+j）sum+=nj;cout统计结果如下：

endl;for（intk=0;k26;+k）/nk=nk/sum;coutchar（k+97）出现的概率为：

nk/sumendl;/coutnkendl;

（2）仿射变换加/解密程序对一段较长的英文文章进行加密#include#include#includeusingnamespacestd;/判断两个数是不是互素（辗转相除）/boolgcd（inta）intf=26,g,r;g=a;dor=f%g;f=g;g=r;while（r）;if（f=1）return1;elsereturn0;/求逆/intinv（inta）intx,i;for（i=1;i=30;+i）if（26*i+1）%a=0）x=（26*i+1）/a;break;returnx;/voidmain（）cout请你选择操作密码的方式:

endl0表示加密endl1表示解密z;if（z=0|z=1）/cout请输入密钥a和b：

ab;if（a25）|（b25）couta，b的输入范围有错！

endl;elseif（gcd（a）=0）cout密钥a有误，与26不互素endl;elseif（z=0）/加密算法ifstreamin（a.txt）;ofstreamout（b.txt）;vectors;for（charx;inx;）s.push_back（int（x）;for（inti=0;is.size（）;+i）si=（a*（si-97）+b）%26;outchar（si+97）;outendl;cout加密成功！

明文请见“b.txt”endl;else/解密算法ifstreamin（b.txt）;ofstreamout（a.txt）;vectors;for（charx;inx;）s.push_back（int（x）;for（inti=0;is.size（）;+i）si=inv（a）*（si-97-b+26）%26;outchar（si+97）;outendl;cout解密成功！

密文请见“a.txt”endl;/elsecout所选操作无效！

endl;四、实验结果及分析该程序是对文件进行操作，结果如下：

（1）统计26个英文字母出现的频率的程序

（2）仿射变换加/解密程序对一段较长的英文文章进行加密下面是文本内容：

实验项目名称实验二、流密码（认识LFSR及流密码）成绩一、实验目的通过实现简单的线性反馈移位寄存器（LFSR），理解LFSR的工作原理、本原多项式重要意义。

二、实验内容1）利用CC+语言实现LFSR（其中LFSR已给定）；2）通过不同初始状态生成相应的序列，并观察他们的周期有什么特点；3）利用生成的序列对文本进行加/解密（按对应位作模2加运算）。

其中的LFSR为：

三、实验步骤#include#include#include#includeusingnamespacestd;voidmain（）/下面是密钥的产生/inta31=1,1,0,0,1;for（intk=5;k31;+k）ak=（ak-2+ak-5）%2;cout密钥如下:

endl;for（intjj=0;jj31;+jj）coutajj;coutendl;/inti=0,key;cout请选择操作方式:

1-加密2-解密key;vectors,ss;if（key=1|key=2）if（key=1）cout加密成功，密文见out.txtc）intsum=0;for（intj=0;j32）i=（i+j-1）%31+1;elsei=i+8;s.push_back（int（c）sum）;for（intkk=0;kks.size（）;+kk）outchar（skk）;if（key=2）cout解密成功，明文见in.txtc）intsum=0;for（intj=0;j32）i=（i+j-1）%31+1;elsei=i+8;s.push_back（int（c）sum）;for（intkk=0;kks.size（）;+kk）outchar（skk）;/elsecout操作无效！

endl;四、实验结果及分析在“in.txt”中输入如下内容：

实验结果如下：

得到密文“out.txt”如下：

实验项目名称实验三、流密码（生成非线性序列）成绩一、实验目的以LFSR序列为基础，生成非线性序列，并利用该序列对文件进行加密、解密。

二、实验内容1）利用CC+实现Geffe序列生成器及J-K触发器；2）利用生成的非线性序列对文件进行加密、解密（按对应位作模2加运算）。

三、实验步骤#includeusingnamespacestd;/returnnextstateunsignedcharfn_feedback（unsignedcharn,unsignedcharc,unsignedcharcurr_state）unsignedchart=c&curr_state;unsignedchars=t&（unsignedchar）128;/getfirstbitfor（inti=1;in;i+）s=s（ti）&（unsignedchar）128）;return（unsignedchar）（curr_state（n-1）;/returnnextstatevoidlfsr_output_byte（intn,unsignedcharc,unsignedcharinit_state,unsignedcharoutput_bytes,intbyte_length）unsignedcharnext_state=init_state;for（inti=0;ibyte_length;i+）unsignedchartemp=（unsignedchar）0;for（intj=0;jj）;next_state=fn_feedback（n,c,next_state）;output_bytesi=temp;/outputachartypeofdatainbinarywayvoidoutput_binary（unsignedcharc）for（inti=0;i8;i+）if（ci）&（unsignedchar）128）cout1;elsecout0;voidGeffe（unsignedcharbuf,unsignedcharbuf1,unsignedcharbuf2,unsignedcharb）for（inti=0;i10;i+）bi=bufi*buf1i+buf2i*buf1i+buf2i;output_binary（unsignedchar）bi）;voidJK（unsignedcharbuf,unsignedcharbuf1,unsignedcharc）for（inti=1;i11;i+）ci=（bufi+buf1i+1）*ci-1+bufi;output_binary（unsignedchar）ci）;voidcypt（unsignedcharb）unsignedcharcypher10,cyph10;coutcypher;for（intj=0;cypherj!

=0;j+）cyphj=cypherjbj;coutcyphj;coutendl;for（intk=0;kj;k+）cypherk=cyphkbk;coutcypherk;coutendl;intmain（intargc,char*argv）unsignedcharbuf10,buf110,buf210,b100,c100;/函数f初始状态152lfsr_output_byte（5,（unsignedchar）144,（unsignedchar）152,buf,10）;lfsr_output_byte（5,（unsignedchar）44,（unsignedchar）152,buf1,10）;lfsr_output_byte（5,（unsignedchar）24,（unsignedchar）152,buf2,10）;Geffe（buf,buf1,buf2,b）;c0=0;JK（buf,buf1,c）;coutendl;coutGeffeoperate:

endl;cypt（b）;coutendl;coutJ-Koperate:

endl;cypt（c）;return0;四、实验结果及分析实验项目名称实验四、DES算法的实现成绩一、实验目的通过实现DES算法，加深对DES算法的理解，同时学习组合密码常用的代换、移位等运算的实现。

二、实验内容1）利用CC+实现DES算法的加、解密运算。

三、实验步骤定义头文件：

yxyDES.h#ifndefyxyDESH#defineyxyDESH#include#include#include#includeusingnamespacestd;classyxyDESpublic:

yxyDES（）;yxyDES（）;voidInitializeKey（string）;voidEncryptData（string）;voidDecryptData（string）;voidEncryptAnyLength（string）;voidDecryptAnyLength（string）;voidSetCiphertext（char*value）;char*GetCiphertext（）;voidSetPlaintext（char*value）;char*GetPlaintext（）;char*GetCiphertextAnyLength（）;char*GetPlaintextAnyLength（）;private:

charSubKeys1648;charszCiphertext16;charszPlaintext8;charszFCiphertextAnyLength8192;charszFPlaintextAnyLength4096;voidCreateSubKey（char*）;voidFunctionF（char*,char*,int）;voidInitialPermuteData（string,char*,bool）;voidExpansionR（char*,char*）;voidXOR（char*,char*,int,char*）;stringCompressFuncS（char*）;voidPermutationP（string,char*）;stringFillToEightBits（string）;voidCleanPlaintextMark（）;stringHexCharToBinary（char）;stringHexIntToBinary（int）;stringBinaryToString（char*,int,bool）;intSingleCharToBinary（char）;charSingleBinaryToChar（int）;#endif构造主文件：

#pragmahdrstop#includeyxyDES.h/-#pragmapackage（smart_init）/permutedchoicetable（PC1）conststaticintPC1_Table56=57,49,41,33,25,17,9,1,58,50,42,34,26,18,10,2,59,51,43,35,27,19,11,3,60,52,44,36,63,55,47,39,31,23,15,7,62,54,46,38,30,22,14,6,61,53,45,37,29,21,13,5,28,20,12,4;/permutedchoicekey（PC2）conststaticintPC2_Table48=14,17,11,24,1,5,3,28,15,6,21,10,23,19,12,4,26,8,16,7,27,20,13,2,41,52,31,37,47,55,30,40,51,45,33,48,44,49,39,56,34,53,46,42,50,36,29,32;/numberleftrotationsofpc1conststaticintShift_Table16=1,1,2,2,2,2,2,2,1,2,2,2,2,2,2,1;/initialpermutation（IP）conststaticintIP_Table64=58,50,42,34,26,18,10,2,60,52,44,36,28,20,12,4,62,54,46,38,30,22,14,6,64,56,48,40,32,24,16,8,57,49,41,33,25,17,9,1,59,51,43,35,27,19,11,3,61,53,45,37,29,21,13,5,63,55,47,39,31,23,15,7;/expansionoperationmatrix（E）staticconstintE_Table48=32,1,2,3,4,5,4,5,6,7,8,9,8,9,10,11,12,13,12,13,14,15,16,17,16,17,18,19,20,21,20,21,22,23,24,25,24,25,26,27,28,29,28,29,30,31,32,1;/The（in）famousS-boxesconststaticintS_Box8416=/S114,4,13,1,2,15,11,8,3,10,6,12,5,9,0,7,0,15,7,4,14,2,13,1,10,6,12,11,9,5,3,8,4,1,14,8,13,6,2,11,15,12,9,7,3,10,5,0,15,12,8,2,4,9,1,7,5,11,3,14,10,0,6,13,/S215,1,8,14,6,11,3,4,9,7,2,13,12,0,5,10,3,13,4,7,15,2,8,14,12,0,1,10,6,9,11,5,0,14,7,11,10,4,13,1,5,8,12,6,9,3,2,15,13,8,10,1,3,15,4,2,11,6,7,12,0,5,14,9,/S310,0,9,14,6,3,15,5,1,13,12,7,11,4,2,8,13,7,0,9,3,4,6,10,2,8,5,14,12,11,15,1,13,6,4,9,8,15,3,0,11,1,2,12,5,10,14,7,1,10,13,0,6,9,8,7,4,15,14,3,11,5,2,12,/S47,13,14,3,0,6,9,10,1,2,8,5,11,12,4,15,13,8,11,5,6,15,0,3,4,7,2,12,1,10,14,9,10,6,9,0,12,11,7,13,15,1,3,14,5,2,8,4,3,15,0,6,10,1,13,8,9,4,5,11,12,7,2,14,/S52,12,4,1,7,10,11,6,8,5,3,15,13,0,14,9,14,11,2,12,4,7,13,1,5,0,15,10,3,9,8,6,4,2,1,11,10,13,7,8,15,9,12,5,6,3,0,14,11,8,12,7,1,14,2,13,6,15,0,9,10,4,5,3,/S612,1,10,15,9,2,6,8,0,13,3,4,14,7,5,11,10,15,4,2,7,12,9,5,6,1,13,14,0,11,3,8,9,14,15,5,2,8,12,3,7,0,4,10,1,13,11,6,4,3,2,12,9,5,15,10,11,14,1,7,6,0,8,13,/S74,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12,/S813,2,8,4,6,15,11,1,10,9,3,14,5,0,12,7,1,15,13,8,10,3,7,4,12,5,6,11,0,14,9,2,7,11,4,1,9,12,14,2,0,6,10,13,15,3,5,8,2,1,14,7,4,10,8,13,15,12,9,0,3,5,6,11;/32-bitpermutationfunctionPusedontheoutputoftheS-boxesconststaticcharP_Table32=16,7,20,21,29,12,28,17,1,15,23,26,5,18,31,10,2,8,24,14,32,27,3,9,19,13,30,6,22,11,4,25;/finalpermutationIP-1conststaticcharIPR_Table64=40,8,48,16,56,24,64,32,39,7,47,15,55,23,63,31,38,6,46,14,54,22,62,30,37,5,45,13,53,21,61,29,36,4,44,12,52,20,60,28,35,3,43,11,51,19,59,27,34,2,42,10,50,18,58,26,33,1,41,9,49,17,57,25;yxyDES:

yxyDES（）yxyDES:

yxyDES（）voidyxyDES:

InitializeKey（strings）/convert8char-byteskeyto64binary-bitsinti;charsz_64key64=0;intiTmpBit64=0;for（i=0;i3（i&7）&1;/a=0x61=0110,0001/afterthis,ais1000,0110/letmeconvertittorightfor（intj=0;j8;j+）for（intk=0;k8;k+）sz_64key8*j+k=SingleBinaryToChar（iTmpBit8*（j+1）-（k+1）;/PC1charsz_56key56=0;for（i=0;i56;i+）sz_56keyi=sz_64keyPC1_Tablei-1;CreateSubKey（sz_56key）;stringyxyDES:

HexCharToBinary（charch）switch（ch）case0:

return0000;case1:

return0001;case2:

return0010;case3:

return0011;case4:

return0100;case5:

return0101;case6:

return0110;case7:

return0111;case8:

return1000;case9:

return1001;casea:

return1010;caseb:

return1011;casec:

return1100;cased:

return1101;casee:

return1110;casef:

return1111;default:

return;stringyxyDES:

HexIntToBinary（inti）switch（i）case0:

return0000;case1:

return0001;case2:

return0010;case3:

return0011;case4:

return0100;case5:

return0101;case6:

return0110;case7:

return0111;case8:

return1000;case9:

return1001;case10:

return1010;case11:

return1011;case12:

return1100;case13:

return1101;case14:

return1110;case15:

return1111;default:

return;stringyxyDES:

BinaryToString（char*szSource,intlen,boolbType）/bType=trueisBinarytoHex/elseisBinarytoCharintilen;if（len%8!

=0）return;elseilen=len/8;strings_return=;for（inti=0;iilen;i+）charszTmp88=0;intiCh=0;memcpy（szTmp8,szSource+8*i,8）;for（intj=0;j8;j+）iCh+=SingleCharToBinary（szTmp8j）*pow（2.0,7-j）;if（bType）charbuffer2=0;itoa（iCh,buffer,16）;/iftheintegerlessthan16,insertazerotobufferif（iCh16）charcTmp=buffer0;buffer0=0;buffer1=cTmp;s_return+=buffer0;s_return+=buffer1;buffer0=0;elsecharch=（char）iCh;s_return+=ch;returns_return;voidyxyDES:

CreateSubKey（char*sz）charszTmpL28=0;charszTmpR28=0;charszCi28=0;charszDi28=0;memcpy（szTmpL