实验1-古典密码算法

...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：...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：开始创建明文信息输入密钥加密操作解密操作结束...（3）...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：#includestdio.h#includemath.h#includestring.h#includeconio.h#defineN500intmain(){开始创建明文信息输入密钥加密操作解密操作结束...inti=0,k,m,n,l;charstr1[N],str2[N];/*C=M+K...Kiskey...*/textbackground(RED);textcolor(LIGHTGREEN);clrscr();printf(Thisisacodepasswordprogram......\n);printf(Pleaseinputproclaimedinwriting(M)::\n);gets(str1);/*输入要加密的明文M*/printf(Pleaseinputthekey(K)(int)::\n);scanf(%d,&k);/*输入密钥K*/m=strlen(str1);/*测试明文的长度*/printf(TheMlengthis%d\n,m);printf(ciphertext(C)is::\n\n);for(i=0;im;i++)/*加密的过程*/{n=(int)str1[i];/*将字符转换成ASCII*/if(str1[i]=='')/*如果字符串中出现空格返回空格*/{printf();str2[i]=str1[i];}elseif(n96&&n123)/*对小写进行加密*/{n=(n-97+k)%26;if(n0)n=26+n;l=(char)(n+97);printf(%c,l);str2[i]=l;}elseif(n64&&n91)/*对大写进行加密*/{n=(n-65+k)%26;if(n0)n=26+n;l=(char)(n+97);printf(%c,l);str2[i]=l;}}str2[i]='\0';.../*--------------------------------*/printf(\n\nTheClengthis%d,strlen(str2));printf(Whentheciphertextis'%s',\nThepasswordprogramis...::\n\n,str2);m=strlen(str2);for(i=0;im;i++)/*解密过程*/{n=(int)str2[i];/*将字符转换成ASCII*/if(str2[i]=='')/*如果是空格，返回的也是空格*/{printf();}elseif(n96&&n123)/*对小写进行解密*/{n=(n-97-k)%26;if(n0)n=26+n;l=(char)(n+97);printf(%c,l);}elseif(n64&&n91)/*对大写进行解密*/{n=(n-65-k)%26;if(n0)n=26+n;l=(char)(n+97);printf(%c,l);}}str1[i]='\0';getch();return0;}置换算法:#includestdio.h#includemath.h#includestring.h#includeconio.h#defineN100intmain(){/*----------------------------*/inti,j,lenK,lenM,m,n,temp;intT[N];charK[N],M[N],C[N],Temp1[N],Temp2[N],Temp3[N];textbackground(GREEN);textcolor(RED);...clrscr();/*----------------------------*/printf(Thisisasubstitutioncipher...\n);printf(PleaseinputtheM::\n);/*输入明文M*/gets(M);printf(PleaseinputtheK::\n);/*输入密钥K*/gets(K);lenK=strlen(K);lenM=strlen(M);/*测设长度*/m=lenM/lenK;n=lenK;/*定义矩阵的长和宽*/for(i=0;ilenK;i++)/*对密钥进行数字排序*/{temp=0;for(j=0;jlenK;j++){if((int)K[i](int)K[j]){temp+=1;}}T[i]=lenK-temp;printf(%d,T[i]);/*输出各字符对应的数字顺序*/}/*--------------------------------*/printf(\n\nFirst........\n\n);for(i=0;im;i++)/*根据密钥将明文排列成矩阵*/{for(j=0;jn;j++){Temp1[i*lenK+j]=M[i*lenK+j];printf(%c,Temp1[i*lenK+j]);}printf(\n);}Temp1[lenM]='\0';/*--------------------------------*/printf(\nSecond........\n\n);/*进行第一次置换*/for(i=0;ilenK;i++){for(j=0;jm;j++){Temp2[j*lenK+i]=Temp1[j*lenK+T[i]-1];}}...Temp2[lenM]='\0';for(i=0;im;i++){for(j=0;jlenK;j++){printf(%c,Temp2[i*lenK+j]);}printf(\n);}/*-------------------------------*/printf(\nThird.......\n\n);/*进行第二次置换*/for(i=0;ilenK;i++){for(j=0;jm;j++){Temp3[j*lenK+i]=Temp2[j*lenK+T[i]-1];}}Temp3[lenM]='\0';for(i=0;im;i++){for(j=0;jlenK;j++){printf(%c,Temp3[i*lenK+j]);}printf(\n);}/*-----------------------------*/printf(Thesubstitutioncipheris...\n);/*输出结果*/for(j=0;jlenK;j++){for(i=0;im;i++){printf(%c,Temp3[i*lenK+j]);}}getch();return0;}