实验1-古典密码算法

精品文档 1欢迎下载 实验实验 1 1 古典密码算法 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 Julius Caesar 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面的函数 E m 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 mod n 8 4 mod 26 12 L 解密算法是 m D L L k mod 26 2 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 attack begins at five 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 attack begins atfive 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 1 4 5 3 2 6 因此有 密钥 145326 明文 attack begins atfive 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 精品文档 2欢迎下载 aacttk binges aivfte 从而得到密文 abatgftetcnvaiikse 其解密过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 三 实验环境 PC 机 C 或 C 编译环境 四 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 精品文档 3欢迎下载 开始 创建明文信息 输入密钥 加密操作 解密操作 结束 2 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 精品文档 4欢迎下载 3 精品文档 5欢迎下载 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 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 替代密码 include include include include define N 500 int main 精品文档 6欢迎下载 int i 0 k m n l char str1 N str2 N C M K K is key textbackground RED textcolor LIGHTGREEN clrscr printf This is a code password program n printf Please input proclaimed in writing M n gets str1 输入要加密的明文 M printf Please input the key K int n scanf d 输入密钥 K m strlen str1 测试明文的长度 printf The M length is d n m printf ciphertext C is n n for i 0 i96 if n64 if n 0 n 26 n l char n 97 printf c l str2 i l str2 i 0 精品文档 7欢迎下载 printf n nThe C length is d strlen str2 printf When the ciphertext is s nThe password program is n n str2 m strlen str2 for i 0 i96 if n64 if n 0 n 26 n l char n 97 printf c l str1 i 0 getch return 0 置换算法置换算法 include include include include include include include include define define N N 100100 intint main main intint i j lenK lenM m n temp i j lenK lenM m n temp intint T N T N charchar K N M N C N Temp1 N Temp2 N Temp3 N K N M N C N Temp1 N Temp2 N Temp3 N textbackground GREEN textbackground GREEN 精品文档 8欢迎下载 textcolor RED textcolor RED clrscr clrscr printf Thisprintf This isis a a substitutionsubstitution cipher n cipher n printf Pleaseprintf Please inputinput thethe M n M n 输入明文输入明文 M M gets M gets M printf Pleaseprintf Please inputinput thethe K n K n 输入密钥输入密钥 K K gets K gets K lenK strlen K lenK strlen K lenM strlen M lenM strlen M 测设长度测设长度 m lenM lenK m lenM lenK n lenK n lenK 定义矩阵的长和宽定义矩阵的长和宽 for i 0 i lenK i for i 0 i lenK i 对密钥进行数字排序对密钥进行数字排序 temp 0 temp 0 for j 0 j lenK j for j 0 j lenK j if int K i int K j if int K i int K j temp 1 temp 1 T i lenK temp T i lenK temp printf dprintf d T i T i 输出各字符对应的数字顺序输出各字符对应的数字顺序 printf n nFirst n n printf n nFirst n n for i 0 i m i for i 0 i m i 根据密钥将明文排列成矩阵根据密钥将明文排列成矩阵 for j 0 j n j for j 0 j n j Temp1 i lenK j M i lenK j Temp1 i lenK j M i lenK j printf cprintf c Temp1 i lenK j Temp1 i lenK j printf n printf n Temp1 lenM 0 Temp1 lenM 0 printf nSecond n n printf nSecond n n 进行第一次置换进行第一次置换 for i 0 i lenK i for i 0 i lenK i for j 0 j m j for j 0 j m j Temp2 j lenK i Temp1 j lenK T i 1 Temp2 j lenK i Temp1 j lenK T i 1 精品文档 9欢迎下载 Temp2 lenM 0 Temp2 lenM 0 for i 0 i m i for i 0 i m i for j 0 j lenK j for j 0 j lenK j printf cprintf c Temp2 i lenK j Temp2 i lenK j printf n printf n printf nThird n n printf nThird n n 进行第二次置换进行第二次置换 for i 0 i lenK i for i 0 i lenK i for j 0 j m j for j 0 j m j Temp3 j lenK i Temp2 j lenK T i 1 Temp3 j lenK i Temp2 j lenK T i 1 Temp3 lenM 0 Temp3 lenM 0 for i 0 i m i for i 0 i m i for j 0 j lenK j for j 0 j lenK j printf cprintf c Temp3 i lenK j Temp3 i lenK j printf n printf n printf Theprintf The substitutionsubstitution ciphercipher is n is n