暨南大学本科实验报告专用纸
课程名称现代密码学实验成绩评定
实验项目名称古典密码算法指导教师许鹏
实验项目编号实验一实验项目类型实验地点实B404
一．C aesar(恺撒)密码
实验原理：
Caesar密码是传统的代替加密法，当没有发生加密（即没有发生移位）之前，其置换表如表1所示。
表1 Caesar置换表
加密时每一个字母向前推移k位，例如当k=5时，置换表如表2所示。
表2 Caesar置换表
于是对于明文：data security has evolved rapidly
经过加密后就可以得到密文：IFYF XJHZWNYD MFX JATQAJI WFUNIQD
若令26个字母分别对应整数 0 ～ 25，如表3所示。
表3 Caesar置换表
则Caesar加密变换实际上是：
c = (m + k) mo
d 26
其中m是明文对应的数据，c是与明文对应的密文数据，k是加密用的参数，也称为密钥。
很容易得到相应的Caesar解密变换是：
m = D(c) = (c – k) mod 26
例如明文：data security 对应的数据序列：
3 0 19 0 18
4 2 20 17 8 19 24
当k = 5时经过加密变换得到密文序列：
8 5 24 5 23 9 7 25 22 13 24 3
对应的密文为：
I F Y F X J H Z W N Y D
实验步骤：
本练习主机A、B为一组，C、D为一组，E、F为一组。
首先使用“快照X”恢复Windows系统环境。
一．手动完成Caesar密码
（1）在实验原理部分我们已经了解了Caesar密码的基本原理，那么请同学们写出当密钥k=3时，对应明文：data security has evolved rapidly的密文：GDWD VHFXULWB KDV HYROYHG UDSLGOB 。
（2）进入实验平台，单击工具栏中的“密码工具”按钮，启动密码工具，在向导区点击“Caesar密码”。在明文输入区输入明文：data security has evolved rapidly。将密钥k调节到3，查看相应的密文，并与你手动加密的密文进行比较。
请根据密钥验证密文与明文对应关系是否正确。
二．Caesar加密
（1）进入“加密解密”｜“Caesar密码”视图，在明文输入区输入明文（明文应为英文），单击“加密”按钮进行加密。
请将明文记录在这里： helloworld 。
（2）调节密钥k的微调按钮或者对照表的移位按钮，选择合适的密钥k值，并记下该密钥k值用于同组主机的解密。加密工作完成后，单击“导出”按钮将密文默认导出到Caesar共享文件夹(D:\Work\Encryption\Caesar\)中，默认文件名为Caesar密文.txt。
（3）通知同组主机接收密文，并将密钥k通告给同组主机。
（4）单击“导入”按钮，进入同组主机Work\Encryption\Caesar目录（在“开始|运行”中输入“\\同组主机IP\Work\Encryption\Caesar”），打开Caesar密文.txt。
（5）调节密钥k的微调按钮或对照表的移位按钮，将k设为同组主机加密时的密钥k值，这时解密已经成功。请将明文写出： helloworld 。
（6）将解密后的明文与同组主机记录的明文比较，请对比明文是否相同。
三．Caesar密码分析
（1）本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“Caesar密码”，在明文输入区输入明文（要求明文有一定的意义以便让同组主机分析）。
请将明文记录在这里： sto orz sto hyh orz sto orz 。
（2）调节密钥k的微调按钮或者对照表的移位按钮，选择合适的密钥k值完成Caesar加密，单击“导出”按钮，将密文默认导出到Caesar共享文件夹中。
（3）通告同组主机（不要通告密钥值k）密文已经放在共享文件夹中，让同组主机获取密文。（4）单击“导入”按钮将同组主机Caesar密文导入。
（5）调节密钥k的微调按钮或者对照表的移位按钮来调节密钥，从而进行密码分析（平均13次，最坏26次破解）。请将破解出的明文和密钥记录在这里：
密钥k= 15 。
明文 sto orz sto hyh orz sto orz 。
（6）将破解后的密钥和明文与同组主机记录的密钥和明文比较。如果不同请调节密钥k继续破解。四．源码应用（选做）
设计Caesar加密工具，利用Caesar加密算法对文件进行加密。
单击工具栏“Caesar加密工具工程”按钮。基于此工程进行程序设计。
实验截图：
问题思考：
1.在手动完成Caesar密码实验中，密钥k=3，试着画出这时的Caesar置换表？
2．古典密码学曾经被广泛应用，它可以分为代替密码和置换密码两种，请查找相关资料，列举出几种属于代替密码和置换密码的古典密码算法？
答：
1.
2.代替密码有凯撒密码、行变换密码
置换密码有：scytale密码轨道栏杆密码几何图形密码
二．单表置换密码
单表置换密码也是一种传统的代替密码算法，在算法中维护着一个置换表，这个置换表记录了明文和密文的对照关系。当没有发生加密（即没有发生置换）之前，其置换表如表1所示。
表1 置换表
在单表置换算法中，密钥是由一组英文字符和空格组成的，称之为密钥词组，例如当输入密钥词组：I LOVE MY COUNTRY后，对应的置换表如表2所示。
表2 置换表
在表2中 ILOVEMYCUNTR是密钥词组I LOVE MY COUNTRY略去前面已出现过的字符O和Y依次写下的。后面ABD……WXZ则是密钥词组中未出现的字母按照英文字母表顺序排列成的，密钥词组可作为密码的标志，记住这个密钥词组就能掌握字母加密置换的全过程。
这样对于明文：data security has evolved rapidly，按照表2的置换关系，就可以得到密文：V IKI JEOPHUKX CIJ EQDRQEV HIFUVRX。
本练习主机A、B为一组，C、D为一组，E、F为一组。
首先使用“快照X”恢复Windows系统环境。
实验步骤：
（1）单击“密码工具”按钮，进入“加密解密”｜“单表置换”｜“加密/解密”视图，与同组主机协商好一个密钥词组k= wahgoldenlegend 。
（2）根据“单表置换”实验原理计算出置换表。
（3）计算完成置换表以后，在明文输入区输入明文，单击“加密”按钮用置换表的对应关系对明文进行加密，加密完成后，单击“导出”按钮，将密文导出到SingleTable共享目录中，并通告同组主机获取密文。
请将明文记录在这里：caicaimykey 。
（4）单击“导入”按钮将同组主机单表置换密文导入，根据同组主机置换表完成本机置换表，单击“解密”按钮对密文进行解密。
（5）本机将解密后的明文与同组主机记录的明文对照，如果双方的明文一致，则说明实验成功，否则说明本机或同组主机的置换表计算错误。
实验结果双方明文一致
二．单表置换密码分析
（1）图1是由统计学得出的英文字母相对频率表。
图1 英文字母相对频率表
由图1可以看出，英文字母E出现的频率最高，而J和Z出现的频率最低，这样，就可以通过英文字母出现的频率大致上判定单表置换密码的置换表，从而得到明文。
（2）本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“单表置换”｜“密码分析”页面，单击“导入”按钮，将密文“单表置换密码分析密文.txt”导入，单击“统计”按钮，统计密文中每个字母出现的频率，回答下列问题：
在密文中出现频率最高的字母是 a 。
与上表比较，它可能是由字母 e 置换的。
（3）置换表组框中点击“解密”按钮，这时将得到一个明文。然而此时的明文并不是最终要得到的，可以通过明文的特征和各个字母的比例来调节置换表中的对应关系，从而得到正确的明文。
例如，明文第一段和置换表如图2所示。
图2
根据明文我们可猜测图中画线的单词“soe dlda’r”应该为“she didn’t”。首先在置换表中找到明文小写字母o对应的密文大写字母E，然后改变置换表，使猜测的h对应E，依此类推则i对应F，n 对应M，t对应T，变换后的置换表如图3所示。
图3
单击“解密”按钮，得到明文如图4所示。
图4
依此类推便可以得到明文，请根据你的置换表填写表1。
表1
三．源码应用（选做）
设计单表置换加密工具，利用单表置换加密算法对文件进行加密。
单击工具栏“单表置换加密工具工程”按钮。基于此工程进行程序设计。实验截图：
问题思考
1．在单表置换密码分析过程中，我们看到破解方法是基于英文字母出现的频率，你能想出一个改进方法使单表置换加密方法能抵抗这种方法的密码分析吗？
答：
1.约定好在明文中间隔着插入某些低频率的无意义的字母，解密的时候删掉就好，这样解密者得到
的就是错误的频率了，增加解密的难度。
三、乘法密码
乘法密码是简单代替密码的一种。其映射函数为：f(a)=b=a[j]，其中j=jk mod n并且j与k互素。举个例子：当倍数为3时：abcdefghijklmnopqrstuvwxyz 对应1~26个数字将其各自乘以3（超出26时，减去26依次排列）
1~9 10~19 20~26 a*b*c*d*e*f*g*h*i*j*k*l*m*n*o*p*q*r*s*t*u*v*w*x*y*z
irajsbktcludmvenwfoxgpyhqz对应abcdefghijklmnopqrstuvwxyz。对于乘数密码，只有当乘数与26互质时，加密之后才会有唯一的解，因此乘数只可能有如下11种的选择：乘数 = 3,5,7,9,11,15,17,19,21,23,25。
实验步骤：
本练习主机A、B为一组，C、D为一组，E、F为一组。以A、B一组为例。
首先使用“快照X”恢复Windows系统环境。
一．主机A加密
（1）进入实验平台，单击工具栏中的“密码工具”按钮，启动密码工具，在向导区点击“乘法算法”，在明文输入区输入明文（明文应为英文或数字），选择一个乘数，然后单击“加密”按钮进行加密。
请将明文记录在这里： windowslinuxdos 。
请将选择的乘数记录在这里： 9 。
请将密文记录在这里： QUNBWQGVUNYZBWG 。
（2）加密工作完成后，单击“导出”按钮将密文默认导出到乘法密码共享文件夹(D:\Work\Encryption\MultiplicationCipher)中，默认文件名为“乘法加密.txt”。
（3）通知同组主机B接收密文，并将选择的乘数通告给同组主机B。
二．主机B操作
（1）单击“导入”按钮，进入同组主机Work\Encryption\MultiplicationCipher目录（在“开始|运行”中输入\\同组主机IP\Work\Encryption\MultiplicationCipher），打开“乘法密文.txt”。
（2）选择同组主机A告知的乘数，然后单机“解密”按钮，解密完成后，记录“明文”和“密文”。
请将明文记录在这里： windowslinuxdos 。
请将密文记录在这里：QUNBWQGVUNYZBWG 。
（3）将解密后的明文与同组主机记录的明文比较，请对比明文是否相同。
实验结果：明文相同
实验截图：
四、仿射密码：
一. 概述
仿射密码是一种替换密码。它是一个字母对一个字母的。它的加密过程可以表示为下面的函数： e(x)=(ax+b) mod m
其中，a和m互质，m是字母的数目。它的解密过程可以表示为下面的函数：
d(x)=a^(x-b)\ mod m
其中a^是a对m的乘法逆元。
二. 原理
在有限维的情况，每个仿射变换可以由一个矩阵A和一个向量b给出，它可以写作A和一个附加的列b。一个仿射变换对应于一个矩阵和一个向量的乘法，而仿射变换的复合对应于普通的矩阵乘法，只要加入一个额外的行到矩阵的底下，这一行全部是0除了最右边是一个1，而列向量的底下要加上一个1。
AffineTransform类描述了一种二维仿射变换的功能，它是一种二维坐标到二维坐标之间的线性变换，保持二维图形的“平直性”（译注： straightness，即变换后直线还是直线不会打弯，圆弧还是圆弧）和“平行性”（译注：parallelness，其实是指保二维图形间的相对位置关系不变，平行线还是平行线，相交直线的交角不变。仿射变换可以通过一系列的原子变换的复合来实现，包括：平移（Translatio n）、缩放（Scale）、翻转（Flip）、旋转（Rotation）和错切（Shear）。此类变换可以用一个3×3的矩阵来表示，其最后一行为(0, 0, 1)。该变换矩阵将原坐标(x, y)变换为新坐标(x', y')，这里原坐标和新坐标皆视为最末一行为(1)的三维列向量，原列向量左乘变换矩阵得到新的列向量：[x']=[m00 m01 m02] [x]=[m00*x+m01*y+m02] [y'] = [m10 m11m12] [y] = [m10*x+m11*y+m12] [1] [0 0 1] [1] [1]
三. 示例
几种典型的仿射变换：public static AffineTransform getTranslateInstance(double tx, double ty)：
平移变换，将每一点移动到(x+tx, y+ty)，变换矩阵为：[ 1 0 tx] [ 0 1 ty] [ 0 0 1 ] public static AffineTransform getScaleInstance(double sx, double sy) 。
缩放变换，将每一点的横坐标放大（缩小）至sx倍，纵坐标放大（缩小）至sy倍，变换矩阵为：[sx 0 0] [0 sy 0] [0 0 1]，当sx=sy时，称为尺度缩放，sx不等于sy时，这就是我们平时所说的拉伸变换。public static AffineTransform getShearInstance(double shx, double shy) 剪切变换，变换矩阵为：[1 shx 0] [shy 1 0] [0 0 1]，相当于一个横向剪切与一个纵向剪切的复合[1 0 0][1 shx 0] [shy 1 0][0 1 0] [0 0 1][0 0 1]。
本练习主机A、B为一组，C、D为一组，E、F为一组。
首先使用“快照X”恢复Windows系统环境。
（1）本机单击“密码工具”按钮，进入“加密解密”｜“仿射密码”｜“加密/解密”视图，与同组主机协商好密钥ka= 17 和密钥kb= 23 。
「注」此处的密钥ka需要与26互质。
（2）本机在明文输入区输入明文(明文为英文)，单击“加密”按钮对明文进行加密，加密完成后，单击“导出”按钮，将密文导出到D:\Work\Encryption\Affine共享目录中；通告同组主机以共享目录方式获取密文，并存放在D:\Work\Encryption\Affine目录中。
请将明文记录在这里： wobuyaonijuede 。
密文为：HBOZPXBKDUZNWN
（3）同组主机通过访问共享目录，得到生成的密文，并将密文存放在D:\Work\Encryption\Affine目录中；打开工具面板中的密码工具，并单击“导入”按钮将仿射密码密文导入，填入其主机间协商好的密钥ka和kb，单击“解密”按钮对密文进行解密。
（4）本机将解密后的明文与同组主机记录的明文对照，如果双方的明文一致，则说明实验成功，否则说明本机或同组主机的仿射密码计算错误。
实验截图：
五、维吉尼亚密码
为了提高密码的破译难度，人们有发明一种多表置换的密码，即一个明文字母可以表示为多个密文字母，多表密码加密算法结果将使得对单表置换用的简单频率分析方法失效，其中维吉尼亚密码就是一种典型的加密方法。维吉尼亚密码是使用一个词组（语句）作为密钥，词组中每一个字母都作为移位替换密码密钥确定一个替换表，维吉尼亚密码循环的使用每一个替换表完成明文字母到密文字母的变换，最后所得到的密文字母序列即为加密得到的密文，具体过程如下：
设m是一个正整数，且i≤j≤m，密钥为K =（K1, K2 …… Km），则：
第i组的明文为Pi =（Pi1, Pi2 …… Pim)
第i组的密文为Ci =（Ci1, Ci2 …… Cim）
那么加密公式为Cij ≡ Pij + Kij (mod 26)
解密公式为 Pij ≡ Cij - Kij (mod 26)
最后把密文编码转换成文本。
维吉尼亚密码的加密过程可以表示为下面的函数：
ek(x1,x2......xm)=(x1+k1,x2+k2......xm+km)
其中，m是一个正整数，定义P=C=(Z20)m，对任意密钥k=(k1,k2......km)。它的解密过程可以表示为下面的函数：
dk(y1,y2......ym)=(y1-k1,y2-k2......ym-km)
以上运算都是在26上进行的。
维吉尼亚密码的每个密钥相当于一个长度为m的字母串，称为密钥字。维吉尼亚密码一次加密m 个明文字母。维吉尼亚密码的密钥空间大小为26m，所以即使m的值很小，使用穷尽密钥搜索方法也
需要很长的时间。
由于频率分析法可以有效的破解单表替换密码，法国密码学家维吉尼亚于1586年提出一种多表替换密码，即维吉尼亚密码，也称维热纳尔密码。维吉尼亚密码引入了“密钥”的概念，即根据密钥来决定用哪一行的密表来进行替换，以此来对抗字频统计。 aigpehu
加密算法：例如密钥的字母为[d]，明文对应的字母。根据字母表的顺序[d]=4,=2，那么密文就是[d]+-1=4+2-1=5=[e]，因此加密的结果为[e]。解密即做此逆运算。
加密公式：密文 = (明文 + 密钥) Mod 26 - 1
解密公式：明文 = [26 + (密文 - 密钥)] Mod 26 + 1
也可以用查表法来进行加密：例如密钥的字母为[d]，明文对应的字母，在下面的表格第一行找到字母"d"，再在左边第一列找到字母"b"，两个字母的交叉点(b行d列)就是字母"E"，所以对应的密文字母为[e]。
本练习主机A、B为一组，C、D为一组，E、F为一组。
首先使用“快照X”恢复Windows系统环境。
（1）本机单击“密码工具”按钮，进入“加密解密”｜“维吉尼亚密码”｜“加密/解密”视图，与同组主机协商好密钥= eqcoafihgjknmldpbrsyuvwxtz (标准型)（此密钥分成标准和扩展型，在实验中自行选择）。
「注」标准型使用26*26矩阵与26取模，扩展型使用94*94矩阵与94取模。
（2）本机在明文输入区输入明文，单击“加密”按钮对明文进行加密，加密完成后，单击“导出”按钮，将密文导出到D:\Work\Encryption\Vigenere共享目录中，并通告同组主机通过访问共享文件夹获取密文。
请将明文记录在这里：woyaowojuede 。
（3）同组主机打开工具面板中的密码工具，单击“导入”按钮，即将D:\Work\Encryption\Vigenere 中的维吉尼亚密文导入，填入协商好的密钥，单击“解密”按钮对密文进行解密。
（4）本机将解密后的明文与同组主机记录的明文对照，如果双方的明文一致，则说明实验成功，否则说明本机或同组主机的维吉尼亚密码计算错误。
实验结果：明文一致
实验截图：
现代密码学 实验报告 学生姓名 学号 专业班级计算机科学与技术指导教师段桂华 学院信息科学与工程学院完成时间2016年4月
实验一密码算法实验 [实验目的] 1.掌握密码学中经典的对称密码算法AES、RC4的算法原理。 2.掌握AES、RC4的算法流程和实现方法。 [实验预备] 1.AES算法的基本原理和特点。 2.流密码RC4的密钥流生成以及S盒初始化过程。 [实验内容] 1. 分析AES、RC4的实现过程。 2. 用程序设计语言将算法过程编程实现。 3. 完成字符串数据的加密运算和解密运算 输入十六进制明文：11223344556677889900AABBCCDDEEFF 输入十六进制密钥：13579BDF02468ACE1234567890ABCDEF [实验步骤] 1. 预习AES、RC4算法。 2. 写出算法流程，用程序设计语言将算法过程编程实现。 3. 输入指定的明文、密钥进行实验，验证结果。 4. 自己选择不同的输入，记录输出结果。 写出所编写程序的流程图和运行界面、运行结果。 一、AES算法 1、AES算法简介 AES 是一种可用来保护电子数据的新型加密算法。特别是，AES 是可以使用128、192 和 256 位密钥的迭代式对称密钥块密码，并且可以对 128 位（16 个字节）的数据块进行加密和解密。与使用密钥对的公钥密码不同的是，对称密钥密码使用同一个密钥来对数据进行加密和解密。由块密码返回的加密数据与输入数据具有相同的位数。迭代式密码使用循环结构来针对输入数据反复执行排列和置换运算。 2、算法实现及流程 以加密函数为例，如下所示，首先对密钥进行预处理密钥扩展，然后明文进行Nr（Nr与密钥长度有关）次迭代运算，包括字节替换SubBytes、移位行运算ShiftRows、混合列运算MixColumns、以及轮秘钥加密AddRoundKey。
密码学应用与实践课程实验报告 实验 1：实现 DES密码体制 一、实验目的 1.编写程序实现 DES的加、解 密：1）编程构造 DES的密钥； 2）应用上述获得的密钥将一段英文或文件进行加、解密。 2.用 DES算法实现口令的安全 二、实验内容 1.DES原理 DES综合运用了置换，代换，移位多种密码技术，是一种乘积密码。在算法结构上采用迭代 结构，从而使其结构清晰，调理清楚，算法为对合运算，便于实现，运行速度快。DES使用了初始置换IP 和 IP-1 各一次（相应的置换看算法描述图表）置换P16 次，安排使用这 3 个置换的目的是把数据彻底打乱重排。选择置换 E 一方面把数据打乱重排，另一方面把32 位输入扩展为48 位，算法中除了S- 盒是非线性变换外，其余变换均为显示变换，所以保密 的关键是选择S- 盒。符合以下 3 条准则： （1）对任何一个 S- 盒而言，没有任何线性方程式等价于此S-盒的输出输入关系，即是S- 盒是非线性函数。 （2）改变 s- 盒的任何一位输入，都会导致两位以上的输出改变，即满足" 雪崩效应 " 。（3）当固定某一个位的输入时，S- 盒的 4 个出位之间，其中0 和 1 的个数之差小。这个准 则的本质是数据压缩，把四位输入压缩为 4 位输出。选择 S-盒函数的输入中任意改变数位， 其输出至少变化两位。因为算法中使用了16 次迭代，大大提高了保密性。 2.DES算法由加密、解密和子密钥的生成三部分组成 1)加密 DES算法处理的数据对象是一组64 比特的明文串。设该明文串为m=m1m2m64 (mi=0 或 1) 。明文串经过64 比特的密钥K 来加密，最后生成长度为64 比特的密文E。其加密过程图示如下：
西安邮电大学 通信与信息工程学院 密码学报告 专业班级： 学生姓名： 学号(班内序号): 2015年 12月 25 日 —————————————————————————— 装 订 线———————————————————————————————— 报告份数：
实验一棋盘密码 一.实验目的 编写实现棋盘密码体制的程序并进行验证 二.实验要求 1．能对明文中出现的26个英文字母（包括大小写）及标点符号等加密。2．从键盘输入密钥并输出棋盘进行验证。 3．能对给定的明文或密文进行正确的加密和解密。 三.实验原理 古代最早的棋盘密码体制是这样的：将26个字母排列在一个5*5的方格里，其中i 和j填在同一个里，每个字母对应一数αβ，其中αβ分别是该字母所在的行、列标号。这样就可以将明文的字母集合转换成密文的数字集合。 四.实验步骤 1.编写实现棋盘密码体制的程序，包括加密和解密。 2.运行程序，输入棋盘密钥。 3.选择加密，并输入明文，根据棋盘验证加密结果是否正确。 4.选择解密，并输入密文，根据棋盘验证解密结果是否正确。 5．流程图： 五.实验结果
实验二仿射密码 一.实验目的 编写实现仿射密码体制的程序并进行验证。 二、实验要求 1 给出仿射密码的的加密程序。 2 要求密钥从键盘输入。 3 掌握仿射密码的密码译制，弄清其加密过程。 三、实验原理 令P = C = Z26 , K = { (a,b) ∈Z26 * Z26 },对任意的(a , b) ∈K，定义：加密：y = e k(x) = (a * x + b) mod 26, 解密：d k(y) = a -1 ( y - b) mod 26 . a , b 为密钥，密钥空间为26 ×26。 在加密的过程中，要使所加密有唯一的解，必须满足a 与26互素。这是由下面的定理得出。 定理：设 a ∈Z m , a 为任意的，b ∈Z m ,同余方程: a * x ≡ b mod m 有唯一解的充要条件是：a 与m 互素。 四、实验流程
课程实验报告 课程密码学实验 学院通信工程学院 专业信息安全 班级14083611 学号14084125 学生姓名刘博 实验名称DES密码实验 授课教师胡丽琴
DES密码实验 一、实验要求： 1、了解分组密码的起源与涵义。 2、掌握DES密码的加解密原理。 3、用Visual C++实现DES密码程序并输出结果。 二、实验内容： 1、1949年，Shannon发表了《保密系统的通信理论》，奠定了现代密码学的基础。他还指出混淆和扩散是设计密码体制的两种基本方法。扩散指的是让明文中的每一位影响密文中的许多位，混淆指的是将密文与密钥之间的统计关系变得尽可能复杂。而分组密码的设计基础正是扩散和混淆。在分组密码中，明文序列被分成长度为n的元组，每组分别在密钥的控制下经过一系列复杂的变换，生成长度也是n的密文元组，再通过一定的方式连接成密文序列。 2、DES是美国联邦信息处理标准(FIPS)于1977年公开的分组密码算法，它的设计基于Feistel对称网络以及精心设计的S盒，在提出前已经进行了大量的密码分析，足以保证在当时计算条件下的安全性。不过，随着计算能力的飞速发展，现如今DES已经能用密钥穷举方式破解。虽然现在主流的分组密码是AES，但DES的设计原理仍有重要参考价值。在本实验中，为简便起见，就限定DES 密码的明文、密文、密钥均为64bit，具体描述如下： 明文m是64bit序列。 初始密钥K是64 bit序列(含8个奇偶校验bit)。 子密钥K1, K2…K16均是48 bit序列。 轮变换函数f(A,J)：输入A(32 bit序列), J(48 bit序列)，输出32 bit序列。 密文c是64 bit序列。 1)子密钥生成： 输入初始密钥，生成16轮子密钥K1, K2 (16) 初始密钥(64bit)经过置换PC-1，去掉了8个奇偶校验位，留下56 bit，接着分成两个28 bit的分组C0与D0，再分别经过一个循环左移函数LS1，得到C1与D1，连成56 bit数据，然后经过置换PC-2，输出子密钥K1，以此类推产生K2至K16。
密码学实验指导
目录 实验一凯撒密码算法实验 1 实验二维吉利亚密码算法实验 5 实验三普莱费尔密码算法实验 9 实验四 IDEA密码算法实验 17 实验五 BCH纠错编码算法任务书 27
实验一凯撒密码算法实验 1 实验目的 通过实验熟练掌握凯撒密码算法，学会凯撒密码算法程序设计，提高C++程序设计能力。 2 实验学时：2 实验类别：验证实验■综合性实验□设计性实验□ 3 实验环境 软件环境Windows Xp/Windows 2000 Visual c++/Turbo c++ 3.0 硬件系统Pentium 4 3.0G 512MRAM 计算机等 4 算法原理 按照a～z依次对应0～25编码，变量K存放密钥－正整数。变量M存放一明文字符ASCII码，变量C存放M中的数据经加密后得到的一密文字符的ASCII码。 加密算法：C≡（M+K）mod 26，如此继续下去，实现逐个字符进行加密。 5 实验步骤与内容 1）编写程序 2）编辑录入 3）记录调试及进行情况 4）程序结构说明文档 5）程序使用说明文档 6 思考密钥K的有效的最小取值范围 7 实验总结与体会 8 要求提交完整的实验报告 9 参考程序代码 #include
int getKey() { int key; cout<<"请输入密钥："; cin>>key; return key; } //将明文中的字符全部转化为大写的函数change() void change(char s[]) { int i; for(i=0;i
实验一经典密码学实验 【实验原理】 古典密码算法历史上曾被广泛应用，大都比较简单，使用手工和机械操作来实现加密和解密。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。下面介绍两种常见的具有代表性的古典密码算法，以帮助读者对密码算法建立一个初步的印象。 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它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。 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。下面我们介绍一种典型的单表替代密码，恺撒(caesar)密码，又叫循环移位密码。它的加密方法，就是将明文中的每个字母用此字符在字母表中后面第k个字母替代。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： E(8) = (m+k) mod n = (8+4) mod 26 = 12 = L 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。例如，明文为attack begins at five，密钥为cipher，将明文按照每行6列的形式排在矩阵中，形成如下形式： a t t a c k b e g i n s
南京信息工程大学实验（实习）报告实验（实习）名称对称密码实验（实习）日期得分指导教师 系计软院专业网络工程年2011 班次 1 姓名学号20111346026 一．实验目的 1.理解对称加密算法的原理和特点 2.理解DES算法的加密原理 二．实验内容 第一阶段：初始置换IP。在第一轮迭代之前，需要加密的64位明文首先通过初始置换IP 的作用，对输入分组实施置换。最后，按照置换顺序，DES将64位的置换结果分为左右两部分，第1位到第32位记为L0，第33位到第64位记为R0。 第二阶段：16次迭代变换。DES采用了典型的Feistel结构，是一个乘积结构的迭代密码算法。其算法的核心是算法所规定的16次迭代变换。DES算法的16才迭代变换具有相同的结构，每一次迭代变换都以前一次迭代变换的结果和用户密钥扩展得到的子密钥Ki作为输入；每一次迭代变换只变换了一半数据，它们将输入数据的右半部分经过函数f后将其输出，与输入数据的左半部分进行异或运算，并将得到的结果作为新的有半部分，原来的有半部分变成了新的左半部分。用下面的规则来表示这一过程（假设第i次迭代所得到的结果为LiRi）: Li = Ri-1; Ri = Li-1⊕f(Ri-1,Ki);在最后一轮左与右半部分并未变换，而是直接将R16 L16并在一起作为未置换的输入。 第三阶段：逆（初始）置换。他是初始置换IP的逆置换，记为IP-1。在对16次迭代的结果（R16 L16）再使用逆置换IP-1后，得到的结果即可作为DES加密的密文Y输出，即Y = IP-1 （R16 L16） 三．流程图&原理图
流程图
DES原理图
密码学实验报告（本文档为Word版本，下载后可自由编辑） 项目名称：××××××××× 项目负责人：××× 联系电话：××××× 编制日期：×××××
密码学实验报告 实验目的：掌握Caesar密码加密解密原理，并利用VC++编程实现。 实验内容：Caesar密码的加密原理是对明文加上一个密钥（偏移值）而得到密文。假设密钥为3，那么字母“a”对应的ASCII码为97，加上3得100正好是字母“d”的ASCII码值， 实验说明:加密实现的两种方式，只限定英文字母（区分大小写），加密时，根据明文字符是小（大）写字母，采用加密运算： 密文字符=“a”或“A”+（明文字符-“a”或“A”+password%26+26）%26 如果输入其他字符，则直接原样输出，不作处理 可以是任意字符 加密时，我们不做任何区分，直接利用Caesar密码算法 密文字符=明文字符+password 解密反之。 实验结果： void CCaesarDlg::OnButton1() //加密按钮 { UpdateData(TRUE); //从界面上的输入的值传入成员变量 m_crypt=m_plaintxt; //密文进行初始化，它与明文的长度是相同的 for(int i=0;i
密码学实验报告 学院：计算机科学与技术 班级： 学号： 姓名： 指导老师:
密码学 实验日志 实验题目： DES （或AES ）分组密码 实验目的： 熟悉分组密码加解密算法的基本原理，加深对所提供的部分源程序的理解； 分组密码将明文分成一组一组，在密钥的控制下，经过加密变换生成一组一组的密文。具体而言，分组密码就是将明文消息序列 ,,,,21i m m m 划分成等长的消息组 ),,,,(),,,,(22121n n n n m m m m m m ++在密钥t k k k k ,,,21 =的控制下按固定的加密算法一组一 组进行加密，输出一组一组密文 ),,,,(),,,,(22121l l l l c c c c c c ++。 下面的实验以DES 算法为例，DES 算法明文分组长为64bit ，加密后得到64bit 的密文，输入初始种子密钥为64bit ，第8、16、24、32、40、48、56、64为奇偶校验位，实际的密钥长为56bit 。DES 加密过程由三个阶段来完成： (1) 初始置换IP ，用于重排明文分组的64bit 数据； (2) 相同结构的16轮迭代，每轮中都有置换和代换运算，第16轮变换的输出分为左右两半，并交换次序。 (3) 逆初始置换IP -1 （为IP 的逆）后，产生64bit 的密文。 实验要求： (1) Windows 系列操作系统； (2) VC6.0编程环境。 (3) 提交完整的程序代码清单和详细的注释； (4) 要求有程序运行结果显示。当加密成功时，得到密文；输入相同的密钥，能将密文恢复成明文。 实验主要步骤： (1) 熟悉分组密码加解密算法的基本原理，加深对所提供的部分源程序的理解； (2) 分析源程序中密码算法的加解密和子密钥生成等典型模块的主要功能，并对源程序加上注释； (3) 在已提供的部分源程序的基础上，添加源程序省缺的部分； (4) 对给定的消息分组进行加解密运算和验证。 源代码： #include
现代密码学 实 验 报 告 院系：理学院 班级：信安二班 姓名： 学号：
前言 密码学（Cryptology）是研究秘密通信的原理和破译秘密信息的方法的一门学科。密码学的基本技术就是对数据进行一组可逆的数学变换，使未授权者不能理解它的真实含义。密码学包括密码编码学（Cryptography）和密码分析学（Cryptanalyst）两个既对立又统一的主要分支学科。研究密码变化的规律并用之于编制密码以保护信息安全的科学，称为密码编码学。研究密码变化的规律并用之于密码以获取信息情报的科学，称为密码分析学，也叫密码破译学。 密码学在信息安全中占有非常重要的地位，能够为信息安全提供关键理论与技术。密码学是一门古老而深奥的学问，按其发展进程，经历了古典密码和现代密码学两个阶段。现代密码学（Modern Cryptology）通常被归类为理论数学的一个分支学科，主要以可靠的数学方法和理论为基础，为保证信息的机密性、完整性、可认证性、可控性、不可抵赖性等提供关键理论与技术。
RC4密码算法算法实现 实验目的： 理解流密码的概念及相关结构； 理解并能够编写基本的流密码体制； 熟练应用C/C++编程实现RC4密码算法体制。 实验内容： 编程实现RC4加/解密算法。 实验原理： RC4算法是一种序列密码体制或称流密码体制，其加密密钥和解密密钥相同RC4的 密钥长度可变，但为了确保哪去安全强度，目前RC4至少使用128位的密钥。 用1~256个字节（8~2048位）的可变长度密钥初始化一个256个字节的状态向量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。 实验代码： Encrypt.h文件： #ifndef _ENCRYPT_RC4_ #define _ENCRYPT_RC4_ #include
信息安全实验报告 学号： 学生姓名： 班级：
实验三密码学实验 一、古典密码算法实验 一、实验目的 通过编程实现替代密码算法和置换密码算法，加深对古典密码体制的了解，为深入学习密码学奠定基础。 二、编译环境 运行windows 或linux 操作系统的PC 机，具有gcc（linux）、VC （windows）等C语言编译环境。 三、实验原理 古典密码算法历史上曾被广泛应用，大都比较简单，使用手工和机械操作来实现加密和解密。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。下面介绍两种常见的具有代表性的古典密码算法，以帮助读者对密码算法建立一个初步的印象。 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它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。 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。下面我们介绍一种典型的单表替代密码，恺撒(caesar)密码，又叫循环移位密码。它的加密方法，就是将明文中的每个字母用此字符在字母表中后面第k个字母替代。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：E(8) = (m+k) mod n = (8+4) mod 26 = 12 = L
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。例如，明文为attack begins at five，密钥为cipher，将明文按照每行 6 列的形式排在矩阵中，形成如下形式： a t t a c k b e g i n s a t f i v e 根据密钥cipher中各字母在字母表中出现的先后顺序，给定一个置换： 1 2 3 4 5 6 f = 1 4 5 3 2 6 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，则有下面形式： a a c t t k b i n g e s a I v f t e 从而得到密文：abatgftetcnvaiikse 其解密的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。 四、实验内容和步骤 1、根据实验原理部分对替代密码算法的介绍，自己创建明文信息，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。 2、根据实验原理部分对置换密码算法的介绍，自己创建明文信息，并选择一个密钥，编写置换密码算法的实现程序，实现加密和解密操作。 五、总结与思考 记录程序调试过程中出现的问题，分析其原因并找出解决方法。记录最终实现的程序执行结果。
华北电力大学 实验报告| | 实验名称现代密码学课程设计 课程名称现代密码学 | | 专业班级：学生姓名： 学号：成绩： 指导教师：实验日期：
[综合实验一] AES-128加密算法实现 一、实验目的及要求 （1）用C++实现； （2）具有16字节的加密演示； （3）完成4种工作模式下的文件加密与解密：ECB, CBC, CFB,OFB. 二、所用仪器、设备 计算机、Visual C++软件。 三. 实验原理 3.1、设计综述 AES 中的操作均是以字节作为基础的，用到的变量也都是以字节为基础。State 可以用4×4的矩阵表示。AES 算法结构对加密和解密的操作，算法由轮密钥开始，并用Nr 表示对一个数据分组加密的轮数(加密轮数与密钥长度的关系如表2所示)。AES 算法的主循环State 矩阵执行1 r N 轮迭代运算，每轮都包括所有 4个阶段的代换，分别是在规范中被称为 SubBytes(字节替换)、ShiftRows(行位移变换)、MixColumns(列混合变换) 和AddRoundKey ，(由于外部输入的加密密钥K 长度有限，所以在算法中要用一个密钥扩展程序(Keyexpansion)把外部密钥 K 扩展成更长的比特串，以生成各轮的加密和解密密钥。最后执行只包括 3个阶段 (省略 MixColumns 变换)的最后一轮运算。 表2 AES 参数 比特。
3.2、字节代替（SubBytes ） AES 定义了一个S 盒，State 中每个字节按照如下方式映射为一个新的字节：把该字节的高4位作为行值，低4位作为列值，然后取出S 盒中对应行和列的元素作为输出。例如，十六进制数{84}。对应S 盒的行是8列是4，S 盒中该位置对应的值是{5F}。 S 盒是一个由16x16字节组成的矩阵，包含了8位值所能表达的256种可能的变换。S 盒按照以下方式构造： (1) 逐行按照升序排列的字节值初始化S 盒。第一行是{00}，{01}，{02}，…，{OF}； 第二行是{10}，{l1}，…，{1F}等。在行X 和列Y 的字节值是{xy}。 (2) 把S 盒中的每个字节映射为它在有限域GF(k 2)中的逆。GF 代表伽罗瓦域，GF(82) 由一组从0x00到0xff 的256个值组成，加上加法和乘法。 ) 1(] [2)2(3488++++= x x x x X Z GF 。{00}被映射为它自身{00}。 (3) 把S 盒中的每个字节记成),,,,,,,,(012345678b b b b b b b b b 。对S 盒中每个字节的每位 做如下变换： i i i i i i c b b b b b i b ⊕⊕⊕⊕⊕='++++8mod )7(8mod )6(8mod )5(8mod )4( 上式中i c 是指值为{63}字节C 第i 位，即)01100011(),,,,,,,,(012345678=c c c c c c c c c 。符号(')表示更新后的变量的值。AES 用以下的矩阵方式描述了这个变换： ?? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ? ????????????+???????????????????????????????????????? ????????????=??????????????????????????0110001111111000011111000011111000011111100011111100011111100011111100017654321076543210b b b b b b b b b b b b b b b b 最后完成的效果如图：
《—现代密码学—》 实验指导书 适用专业：计算机科学与技术 江苏科技大学计算机科学学院 2011年11 月 实验一古典密码 实验学时：2学时 实验类型：验证 实验要求：必修 一、实验目的
编程实现古典密码的加解密方法。 二、实验内容 （1）移位密码的加密和解密函数。 （2）仿射密码的加密和解密函数。 （3）维吉尼亚密码的加密和解密函数。 三、实验原理、方法和手段 （1）移位密码 对于明文字符x ，加密密钥k ，加密方法为 ,1,2,,25y x k k =+= 解密方法为 ,1,2,,25x y k k =-= （2）仿射密码 对于明文字符x ，加密密钥(,)a b ，加密方法为 ,gcd(,26)1,1,2,,25y ax b a b =+== 解密方法为 1()x a y b -=- （3）维吉尼亚密码 选取密钥字Key ，将明文按照密钥字长度分组，将明文与密钥字对应字符相加并对26求余，即为密文字符。 i i i y x k =+ 解密过程为 i i i x y k =- 四、实验组织运行要求 本实验采用集中授课形式，每个同学独立完成上述实验要求。 五、实验条件 每人一台计算机独立完成实验，有如下条件： （1）硬件：微机；
（2）软件：VC++6.0、VC++.Net 2005。 六、实验步骤 （1）将各函数编写完成； （2）在主函数中调用各函数，实现加密和解密。 七、实验报告 实验报告主要包括实验目的、实验内容、实验原理、源程序及结果。移位密码加密: #include
现代密码学学习报告 第一章 概论 1.1信息安全与密码技术 信息的一般定义属于哲学范畴。信息是事物运动的状态与方式，是事物的一种区别于物质与能量的属性。 “信息”——数据。 机密性——拥有数据的一方或交换数据的各方不希望局外人或对手获得、进而读懂这些数据。 完整性——数据在交换及保存中不被未授权者删除或改动，或者合法的接受者能方便的判断该数据是否已经被篡改。 认证性——也称“不可否认性”或“抗抵赖”，包括信息源和接收端认证性，即信息系统中的实体不能否认或抵赖曾经完成的发送消息或接收消息的操作。利用信息源证据可以检测出消息发送方否认已发送某消息的抵赖行为，利用接收端证据可以检测出消息接收方否认已接收某消息的抵赖行为。此类证据通常还包括时间/时序或“新鲜性”证据。 可用性——授权用户能对信息资源有效使用。显然，信息系统可靠性是其支撑之一。 公平性——信息具有的社会或经济价值只能在交互中体现。公平性就是指交换规则或交互协议要使得参与信息交互的各方承担安全风险上处于相同或相当的地位。 可控性——是指对信息的传播及传播的内容以至信息的机密性具有控制能力的特性。一般指信息系统或（社会）授权机构根据某种法规对信息的机密性、信息的传播通道、特定内容信息的传播具有控制能力的特性，以及获取信息活动审计凭证能力的特性，如“密钥托管”、“匿名撤销”、实时内容检测与过滤、计算机犯罪或诉讼的司法取证等。 1.2密码系统模型和密码体制 密码系统基本模型： 密码体制的分类：对称密码体制的古典算法有简单代换、多名代换、多表代换等。 非对称密码体制：使用非对称密码体制的每一个用户一个是可以公开的，称为公开密钥，简称公钥，用pku 表示；另外一个则是秘密的，称为秘密秘钥，简称私钥，用sku 表示。非对称密码体制又称为双钥密码体制或公钥密码体制。 公钥密码体制的主要特点是将加密能力分开并分别并分别授予不同的用户，因而可以实现信 源M 加密器() c m =1k E 非法接入者密码分析员 （窃听者）搭线信道 （主动攻击） 搭线信道（被动攻击）解密器接收者 ()m c =2k D 密钥源密钥源1K 2 K m m 'm c ' c 1 k 2k 信道密钥信道
Shannon与现代密码学 王育民 西安电子科技大学 教育部计算机网络与信息安全重点实验室 1949年Shannon公开发表了《保密系统的通信理论》[8]，开辟了用信息论研究密码学的新方向，使他成为密码学的先驱、近代密码理论的奠基人。这篇文章是他在1945年为贝尔实验室所完成的一篇机密报告《A Mathematical Theory of Cryptograph》[1，[24]]。Boston 环球报称此文将密码从艺术变成为科学。（Transformed cryptography from an art to a science.）。本文发表后促使他被聘为美国政府密码事务顾问。 这一工作的背景是他在1941年在贝尔曾从事密码学研究工作，接触到SIGSAL Y电话，这是一种马桶大小的语言置乱设备，供丘吉尔和罗斯福进行热线联系。这一电话保密机所用的密码就是在今天也破不了[1，p.xx]。 SIGSAL Y电话机 这篇文章对于研究密码的人来说是需要认真读的一篇经典著作。本文奠定了现代密码理论的基础。可以说，最近几十年来密码领域的几个重要进展都与Shannon这篇文章所提出的思想有密切关系。 1.保密通信系统的数学模型 Shannon以概率统计的观点对消息源、密钥源、接收和截获的消息进行数学描述和分析，用不确定性和唯一解距离来度量密码体制的保密性，阐明了密码系统、完善保密性、纯密码、理论保密性和实际保密性等重要概念，从而大大深化了人们对于保密学的理解。这使信息论
成为研究密码学和密码分析学的一个重要理论基础，宣告了科学的密码学时代的到来。 2. 2. 正确区分信息隐藏和信息保密 Shannon在引论中就明确区分了信息隐藏（隐匿信息的存在）和信息保密（隐匿信息的真意），以及模拟保密变换和数字信号加密（密码）不同之处。Shannon称后者为真保密系统（True secrecy system） 3. 密码系统与传信系统的对偶性 传信系统是对抗系统中存在的干扰（系统中固有的或敌手有意施放的），实现有效、可靠传信。 Shannon说：“从密码分析者来看，一个保密系统几乎就是一个通信系统。待传的消息是统计事件，加密所用的密钥按概率选出，加密结果为密报，这是分析者可以利用的，类似于受扰信号。” 密码系统中对消息m的加密变换的作用类似于向消息注入噪声。密文c就相当于经过有扰信道得到的接收消息。密码分析员就相当于有扰信道下原接收者。所不同的是，这种干扰不是信道中的自然干扰，而是发送者有意加进的、可由己方完全控制、选自有限集的强干扰（即密钥），目的是使敌方难于从截获的密报c中提取出有用信息，而己方可方便地除去发端所加的强干扰，恢复出原来的信息。 传信系统中的信息传输、处理、检测和接收，密码系统中的加密、解密、分析和破译都可用信息论观点统一地分析研究。密码系统本质上也是一种传信息系统。是普通传信系统的对偶系统。 4. 含糊度在破译和设计密码中的作用
现代密码学实验报告 学生姓名骆秀娟 学号0909121906 专业班级计科1204班 指导教师段桂华 学院信息科学与工程学院 完成时间2014年4月25日
实验一对称密码算法实验 [实验目的] 1.掌握密码学中经典的对称密码算法DES、AES、RC4的算法原理。 2.掌握DES、AES、RC4的算法流程和实现方法。 [实验预备] 1.DES算法有什么特点？算法中的哪些结构保证了其混淆和扩散的特性？ 2.AES算法的基本原理和特点。 3.流密码RC4的密钥流生成以及S盒初始化过程。 [实验内容] 1.分析DES、AES、RC4、SHA的实现过程。 2. 用程序设计语言将算法过程编程实现。 3. 完成字符串数据的加密运算和解密运算 输入明文：Idolikethisbook 输入密钥：cryption [实验步骤] 1. 预习DES、AES、RC4算法。 2. 写算法流程，用程序设计语言将算法过程编程实现。 3. 输入指定的明文、密钥进行实验，验证结果。 4. 自己选择不同的输入，记录输出结果。 写出所编写程序的流程图和运行界面、运行结果。
DES程序流程图： DES运行结果：
AES程序流程图： AES运行结果：
RC4流程图：
RC4运行结果： [问题讨论] 1. 在DES算法中有哪些是弱密钥？哪些是半弱密钥？ 2. 改变明文或密钥中的一个比特值可能影响AES值中的多少比特？ 3.分析实验中在编辑、编译、运行等各环节中所出现的问题及解决方法。 回答问题 解：1>弱密钥有以下几种情况：全0；全1；一半为0，一半为1； 半弱密钥如下：E01F E01F E01F E01F FE01 FE01 FE01 FE01 E001 E001 F101 F101 FE1F FE1F FE01 FE01 2>改变一个比特值最多改变4个AES值。 3>在RC4实验中，为了将输入的char型密钥分个存储进数组中，刚开始我想把它转化为string型，再存储，但是string型数据不能直接从键盘输入，且最后
《密码学与信息安全》实验报告 专业 班级 姓名 学号 2015年 6 月 5 日
实验一古典密码实验 1实验目的 1.理解代替密码学加密过程 2.理解置换密码学加密过程 2实验内容 1．手动完成Caesar密码 2．Caesar加密 3．Caesar密码分析 4．单表置换密码 5．单表置换密码分析 3实验过程 本练习主机A、B为一组，C、D为一组，E、F为一组。 首先使用“快照X”恢复Windows系统环境。 1．手动完成Caesar密码 （1）在实验原理部分我们已经了解了Caesar密码的基本原理，那么请同学们写出当 密钥k=3时，对应明文：data security has evolved rapidly的密文：data security has evolved rapidly 。 （2）进入实验平台，单击工具栏中的“密码工具”按钮，启动密码工具，在向导区点 击“Caesar密码”。在明文输入区输入明文：data security has evolved rapidly。 将密钥k调节到3，查看相应的密文，并与你手动加密的密文进行比较。 请根据密钥验证密文与明文对应关系是否正确。 2．Caesar加密 （1）进入“加密解密”｜“Caesar密码”视图，在明文输入区输入明文（明文应为英 文），单击“加密”按钮进行加密。 请将明文记录在这里：I am a stident 。 （2）调节密钥k的微调按钮或者对照表的移位按钮，选择合适的密钥k值，并记下该密钥k值用于同组主机的解密。加密工作完成后，单击“导出”按钮将密文默认导出到Caesar共享文件夹(D:\Work\Encryption\Caesar\)中，默认文件名为Caesar密文.txt。 （3）通知同组主机接收密文，并将密钥k通告给同组主机。 6 （4）单击“导入”按钮，进入同组主机Work\Encryption\Caesar目录（同组主机IP\Work\Encryption\Caesar），打开Caesar密文.txt。 （5）调节密钥k的微调按钮或对照表的移位按钮，将k设为同组主机加密时的密钥k 值，这时解密已经成功。请将明文写出：I am a stident 。 （6）将解密后的明文与同组主机记录的明文比较，请对比明文是否相同。 3．Caesar密码分析 （1）本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“Caesar密码”，在明文输入区输入明文（要求明文有一定的意义以便让同组主机分析）。 请将明文记录在这里：I am a stident 。 （2）调节密钥k的微调按钮或者对照表的移位按钮，选择合适的密钥k值完成Caesar 加密，单击“导出”按钮，将密文默认导出到Caesar共享文件夹中。 （3）通告同组主机（不要通告密钥值k）密文已经放在共享文件夹中，让同组主机获 取密文。 （4）单击“导入”按钮将同组主机Caesar密文导入。
实验一古典密码实验 1实验目的 理解置换加密过程 2实验内容 １．利用单表置换密码实现简单加密解密. ２．对单表置换密码的分析. 3实验过程 （１）.与同组协商的密钥词组：Ｋ＝ＩＡＭＳＴＵＤＥＮＴ （２）根据“单表置换”实验原理计算出置换表； （３）得到置换表后在明文区输入明文进行加密． （３）将加密结果导入，根据同组主机置换表完成本机置换表，对密文解密，（４）本机解密明文与同组主机明文对照，结果一致，实验完成． 二，单表置换密码分析 （１）本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“单表置换”｜“密码分析”页面，单击“导入”按钮，将密文“单表置换密码分析密 文.txt”导入，单击“统计”按钮，统计密文中每个字母出现的 频率， （２），置换表组框中点击“解密”按钮，这时将得到一个明文。然而此时的明文并不是最终要得到的，通过明文的特征和各个字母的比例来调节置换表中的对应关系，得到正确的明文。调整后的置换表如下：
(3)对密文解密如下: 4结论 通过将解密后的明文和同组主机记录的明文对照，得到相同结果，说明成功。古典密码学中的单表置换在算法上简洁明了，易懂，并对明文进行一定的加密，然而通过对单表置换密码的分析,通过统计规律，我们可以通过英文字母出现的频率来破解密文,这样看来其实并不是完全安全的,
实验二分组密码实验 1实验目的 1.理解对称加密算法的原理和特点 2.理解DES算法的加密原理 3理解AES算法的加密原理 2实验内容 1.进行简单的DES加密解密. 2.利用AES原理实现加密解密, 3实验过程 一．进入“密码工具”｜“加密解密”｜“AES加密算法”｜“加密/解密” 页签，在明文输入区输入明文 二．(1) 本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“AES加密算法”｜“加密/解密”页签，在明文输入区输入明文：。本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“AES加密算法”｜“加密/解密”页签，在明文输入区输入明文 （2）在密钥窗口输入16（128位）个字符的密钥k，要记住这个密钥以用于解密，密钥k= 。单击“加密”按钮，将密文导出到AES文件夹（D:\Work\Encryption\AES\）中，通告同组主机获取密文，并将密钥k告诉同组主机。 （3）单击“导入”按钮，从同组主机的AES共享文件夹中将密文导入，然后
实验报告 【实验名称】AES加密解密实验 姓名：学号：班级：日期：10月20日 【实验目的】 1.掌握AES算法的基本原理 2.了解AES算法的详细步骤 【实验环境】 1.本试验需要密码教学实验系统的支持 2.操作系统为Windows 2000或者Windows XP 【实验内容】 1.掌握AES算法的原理及过程 2.完成AES密钥扩展运算 3.完成AES数据加密运算 【实验步骤】 1.打开“AES理论学习”，掌握DES算法的加解密原理； 2.打开“AES算法流程”，开始DES单步加密实验，如图10-1； 3.选择密钥输入为ASCII码或十六进制码模式，输入密钥；若为ASCII码模式，则输入 8个字符的ASCII码；若为十六进制码模式，则输入16个字符的十六进制码（0～9，a～f，A～F）； 4.点击“字节矩阵”按钮，将输入的密钥转化为密钥字节矩阵，从左至右每一列依次 为W0, W1, W2, W3； 5.依次点击“RotWord”、“SubWord”、“轮常量异或”，对W3依次进行“循环移 位”、“S盒”、“轮常量异或”操作并与W0异或得到W4,； 6.点击“异或”按钮，使得W1与W4进行异或得到W5 7.点击“生成W6和W7”按钮，生成W6和W7 8.点击“生成所有轮密钥”按钮，生成1~10轮轮密钥
9.进入第二部分——加密，选择加密输入为ASCII码或十六进制码模式，输入明文；若 为ASCII码模式，则输入8个字符的ASCII码；若为十六进制码模式，则输入16个字符的十六进制码（0～9，a～f，A～F）； 10.点击“字节矩阵”按钮，将输入明文转化为明文字节矩阵； 11.点击“AddRoundKey”按钮，使明文字节矩阵与密文字节矩阵进行逐比特异或； 12.接下来进行第一轮操作，依次点击“SubBytes”、“ShiftRows”、“MixColumns”、