现代密码学-Playfair密码体系

实验报告

实验二 Playfair 密码体系

实验目的：

1. 熟练掌握Playfair 密码体系原理及实现；

2. 掌握Playfair 密码体系的应用；

实验内容：

1、 写出Playfair 密码体系的算法及程序设计；写出意表古典密码的乘法加密运算的算法、程序设计；

2、 验证例2.1（参考教材P11）的内容。

实验结果：

1.（1） 写出Playfair 密码体系的算法：

第一步：构造字母表

{'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'}的一个置换，这里将j 当作i ，实际上只有25个字母。 第二步：将上述置换按行排列成一个5×5的矩阵P[5][5]。

用Playfair 体制对明文字母串进行加密时，首先在明文字符串的适当位置插入一些特定的字母，譬如字母q ，使得明文字母串的长度为偶数，并且将明文字母串按两个字母一组进行分组，每组中的两个字母不同。

第三步：对任意的明文字母对21m m ，设它们对应的密文对为21c c ，加密方法如下：

1）如果两个明文在矩阵P 同一行，则只需在明文所在位置处列标加1并mod 5即可，（j_1+1%5）

2)如果两个明文在矩阵P 同一列，则只需在明文所在位置处行标加1并mod 5即可，（i_1+1%5） 3如果两个明文既不在同行也不在同列，则只需两明文所在位置处列标互换， miwen[i]=fz[i_1][j_2];miwen[i+1]=fz[i_2][j_1];

第四步：得到密文后输出即可。

（2）Playfair 密码体系的程序设计：

#include

#include

#include

#include

#define NUM 1000

int main()

{

int i,j,k=0,m,n,temp=0,length,u1,v1,choice;

char key[NUM],voa[26];

char table[5][5];

char word[NUM];

//printf("%d",'z');

cout<<"密钥: "<

scanf("%s",key); //输入密钥并生成密钥矩阵

length=strlen(key);

for(i=0;i

{

if(key[i]=='j')

key[i]='i';

//构造字母表，如果i=j则将j置换成i，这里实际上只有25个字母，构成5*5的矩阵}

for(i=0;i<5;i++)

{

for(j=0;j<5;j++)

{

table[i][j]=key[j+temp];

printf("%c ",table[i][j]);

if(j==4)

{

temp+=5;

printf("\n");

}

}

}

//以上部分用以得出置换表。

printf("输入明文（省略空格）: \n");

scanf("%s",word);

length=strlen(word);

//printf("%d\n",length);

int counter=0;

for(i=0;i

{

if(word[i]==word[i+1])

{

i+=1;

counter+=1;

}

else

i+=2;

}

//printf("1:%d\n",length+counter);

for(i=0;i

{

if(word[i]==word[i+1]) //如果相邻字母相同，在中间加上q {

for(j=length+counter-1;j>i+1;j--)

{

word[j]=word[j-1];

}

word[i+1]='q';

}

}

length=length+counter;

if(length%2!=0) //如果明文字母是奇数位，在末尾加上"q" {

word[length]='q';

length+=1;

}

for(k=0;k

{

word[k]=word[k];

}

for(i=0;i

{

if(word[i]=='i'||word[i]=='j')

{

word[i]='i';

}

}

for(k=0;k

for(j=0;j<5;j++)

{ if(word[k]==table[i][j])

{m=i;

n=j;

}

if(word[k+1]==table[i][j])

{

u1=i;

v1=j;

}

}

if((m==u1)&&(n!=v1)) //两字母同行不同列

{word[k]=table[m][(n+1)%5];

word[k+1]=table[u1][(v1+1)%5];

}

else if((m!=u1)&&(n==v1)) //两字母同列不同行

{word[k]=table[(m+1)%5][n];

word[k+1]=table[(u1+1)%5][v1];

}

else if((m!=u1)&&(n!=v1)) //两字母既不同行也不同列{ word[k]=table[m][v1];

word[k+1]=table[u1][n];

}

k++;

}

cout<<"密文: "<

for(k=0;k

{printf("%c",word[k]);

}

printf("\n");

system("pause");

return 0;

}

2. 验证例2.1（参考教材P11）的内容。

密钥矩阵明文：Playfair cipher was actually invented by Wheatstone. 验证结果如下：

总结与分析：

在重新做了一遍实验2后，我重新学到了Playfair密码体系的有关内容，将Playfair密码体系的算法及程序设计写出来是非常困难的，但是通过逐渐的学习，最后顺利地完成了这个实验。

附件：