古典密码实验报告.docx

1、古典密码实验报告工程大学实 验 报 告实 验 名 称： 古典密码算法 班 级：学 号：姓 名：实 验 时 间： 2014年4月 成 绩：指 导 教 师：实验室名称：工程大学实验室与资产管理处 制一、实验名称 古典密码算法二、实验目的 通过编程实现经典的代替密码算法和置换密码，包括移位密码、维吉尼亚密码、周期置换密码、列置换密码，加深对代替技术的了解，为现代分组密码实验奠定根底。三、实验环境实验所使用的器件、仪器设备名称及规格运行Windows 或Linux 操作系统的PC 机，具有gcc(Linux)、VCWindows等C 语言编译环境。四、实验任务及其要求1根据实验原理局部对移位密码的介绍

2、，自己创立明文信息，并选择一个密钥，编写移位密码的实现程序，实现加密和解密操作。2根据实验原理局部对维吉尼亚密码的介绍，自己创立明文信息，并选择一个密钥，编写维吉尼亚密码的实现程序，实现加密和解密操作。3根据实验原理局部对周期置换密码的介绍，自己创立明文信息，并选择一个密钥，编写周期置换密码的实现程序，实现加密和解密操作。4根据实验原理局部对列置换密码的介绍，自己创立明文信息，并选择一个密钥，编写列置换密码的实现程序，实现加密和解密操作。五、实验设计包括原理图、真值表、分析及简化过程、卡诺图、源代码等1 移位密码移位密码Shift Cipher是一种典型的单表替代密码，也称为加法密码。移位密码

3、的加密方法就是将明文中的每个字母用其在字母表后面的第 k 个字母替代，它的加密过程可以表示为： c = (m + k) mod n其中，m 为明文字母在字母表中的位置数；n 为字母表中的字母总数；k 为密钥；c 为密文字母在字母表中对应的位置数。相应的，移位密码的解密过程可以表示为： m = (c - k) mod n移位密码的一个典型代表就是凯撒密码Ceaser Cipher，它是k=3 时的移位密码。使用英文字母表的撒密码的加解密可以表示为：m = (c + 3) mod 26 m = (c - 3) mod 26，例如，明文：attacks at nine am密钥：3加密：将明文分组对

4、每一个密文字母，依英文字母表，用其右的第 3 个字母代替密文： dwwdfnv dw qlqh dp另外，使用凯撒密码加密后的密文“dwwdfnvdwilyhsp，其明文为“attacks at five pm。2 维吉尼亚密码维吉尼亚密码Vigenere Cipher是一种多表代替密码，其本质是周期移位密码。维吉尼亚密码的用户密钥为一含有d 个字母的有限字母序列k = k0k1kd-1加密时，首先将用户密钥进展周期扩展周期为d，扩展后的无限字母序列称为工作密钥，记为K = K0K1Ki其中Ki = Ki mod d ，i=0,1,当 d=1 时，维吉尼亚密码就是移位密码。对于含有l 个字母的

5、明文，维吉尼亚加密过程可以表示为：ci = (miKi ) mod n其中，M = m0m1miml-1 为明文，C = c0c1cicl-1 为密文，K = K0K1KiKl-1 为工作钥，n 为明文字母表的长度，l 为明文长度含有字母的数目。例如，使用用户钥cat，对明文“vigenere cipher 进展维吉尼亚加密。此时，n=26对应英文字母表，用户钥c=3、a=0、t=19，得到的密文为“xizgnxtevkpagr。置换Permutation是古典密码中另一种根本的处理技巧，就是将明文中的字母重新排列，字母本身不变，只是改变其位置。置换密码Substitution Cipher就

6、是使用置换法进展加解密的密码算法，也称为换位密码。置换密码的密钥是一个置换，它表示了明文字母在密文中出现的位置。例如，使用密钥=(3421)，对明文“ming进展加密，得到的密文为“ngim。3 周期置换密码周期置换密码是将明文字母按一定长度 m 进展分组，把每个分组中的字母按1,2,m的一个置换重排位置次序来得到密文的一种加密方法。其中的密钥就是置换，在的描述中包含了分组长度的信息。解密时，对密文字符按长度m 进展分组，并按的逆置换1把每组字符重排位置次序来得到明文。例如，明文：ming chen jiu dian fa dong fan gong加密密钥：3421i=1,2,3,4 的一个

7、置换(i) =3,4,2,1加密：将明文分组4 个字母一组，然后根据加密密钥给定的置换，对每个明文分组进展置换ming chen jiud ianf adon gfan gongngim enhc udij nfai onda anfg ngog密文：ngimenhcudijnfaiondaanfgngog解密密钥：43123412 的逆置换4 列置换密码列置换密码也称为矩阵置换密码。其加解密方法如下：把明文字符以固定的宽度 m(分组长度)水平地(按行)写在一纸上，按1,2,m 的一个置换交换列的位置次序，再按垂直方向(即按列)读出即得密文。解密就是将密文按一样的宽度m 垂直在写在纸上，按置换

8、的逆置换1 交换列的位置次序，然后水平地读出得到明文。置换就是密钥。例如，明文：ming chen jiu dian fa dong fan gong密钥：yu lan hua加密：去掉密钥重复字母得 yulanh，得到密钥字母顺序653142得出距阵列数为6，将明文按行填充距阵按列依顺序写出距阵中的字母。密文：giffg hddn0 njngn cuaa0 inano meiog 其中0 为无效字符解密：加密的逆过程六、实验步骤通过实验分析，将各个古典密码算法编写出来，然后编写一个主函数。调试，验证加密解密正确性。#include#include#define CRYPT_OK 1#defi

9、ne CRYPT_ERROR 0#define MAXSIZE 100void ShiftCipher();void VigenereCipher();void CycleCipher();void ColCipher();void main() int op=0; while(1) printf(Which Cipher would you want ?:1.Shift 2.Vig 3.Cyc 4.Col:n); scanf(%d,&op); fflush(stdin); switch(op) case 1:ShiftCipher();break; case 2:VigenereCipher

10、();break; case 3:CycleCipher();break; case 4:ColCipher();break; /主函数/列置换置换密码int Colencrypt(char* plain,char* cipher,char* key); /列置换置换密码加密算法int Coldecrypt(char* plain,char* cipher,char* key); /列置换置换密码解密算法void ColCipherEncrypt(); /列置换置换密码加密调用void ColCipherDecrypt(); /列置换置换密码解密调用void ColCipher(); /列置换

11、置换密码模块调用int fix(char* m,int T); /字符串补齐修正void ColCipher() int op=0; while(1) fflush(stdin); printf(_This_is_Coloum_Cipher_Process_n); printf(1 for encrypt，2 for decrypt：); scanf(%d,&op); getchar(); switch(op) case 1:ColCipherEncrypt();break; case 2:ColCipherDecrypt();break; default:printf(Error Input

12、n); /列置换置换密码模块调用void ColCipherEncrypt() char pMAXSIZE,cMAXSIZE,kMAXSIZE; /定义变量 printf(Please Input the Plaintext:n); gets(p); fflush(stdin); printf(Please Input the ColKey：(连续整数序列置换)n); gets(k); /获取明文&密钥 fix(p,strlen(k); /补齐空格 Colencrypt(p,c,k); /调用加密函数 printf(Chipertext:n%s,c); getchar();/列置换置换密码加密

13、调用void ColCipherDecrypt() char pMAXSIZE,cMAXSIZE,kMAXSIZE,flag,abc27; int i,temp; /定义变量 printf(Please Input the Ciphertext:n); gets(c); printf(Do You Know the Key? y/n:); fflush(stdin); scanf(%c,&flag); getchar(); switch(flag) case y: /假设知道密钥那么直接经行解密 printf(Please Input the ColKey：n); gets(k); /获取密钥

14、 fix(c,strlen(k); Coldecrypt(p,c,k); /调用函数 printf(Plaintext:n%sn,p); break; case n: /不知道密钥那么对文本进展字母统计分析 printf(Then I cant help you!n); ;break; default:printf(ERRORn); /列置换置换密码解密调用int Colencrypt(char* plain,char* cipher,char* key) int i,r,T,n,j; char tempMAXSIZE; i=0; T=strlen(key); while(plaini!=0)

15、 r=i%T; cipheri=plaini-r+(keyr-0)-1; i+; cipheri=0; n=strlen(cipher)/strlen(key); for(i=0;iT;i+) for(j=0;jn;j+) tempi=cipherT*j+i%T; tempstrlen(cipher)=0; return CRYPT_OK;/列置换置换密码加密算法int Coldecrypt(char* plain,char* cipher,char* key) int i,r,T,n,j; char tempMAXSIZE; i=0; T=strlen(key); while(cipheri

16、!=0) r=i%T; plaini=cipheri-r+(keyr-0)-1; i+; plaini=0; n=strlen(plain)/strlen(key); for(i=0;iT;i+) / for(j=0;j0;i-) ShiftDecrypt(p,c,i); printf(Plaintext Shift By %2d is: %sn,26-i,p); ;break; default:printf(ERRORn); /移位密码解密调用int ShiftEncrypt(char* plain,char* cipher,int key) int i=0; while(plaini!=0) if(plaini=A&plaini=a&plaini=A&cipheri=a&cipheri=A&plaini=a&plaini=z) cipheri=(plaini+keyi%T-a-a)%26+a; else cipheri=