实验一_经典密码学实验_
实验一_经典密码学实验_
实验一_经典密码学实验_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 = L2．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 kb e g i n sa 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 6f =1 4 5 32 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 kb i n g e sa 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。
现代密码学实验报告
现代密码学实验报告学生姓名学号专业班级指导教师学院完成时间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]一、DES算法1、DES算法及原理DES算法为密码体制中的对称密码体制，又被称为美国数据加密标准，是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法。
明文按64位进行分组，密钥长64位，密钥事实上是56位参与DES运算（第8、16、24、32、40、48、56、64位是校验位，使得每个密钥都有奇数个1）分组后的明文组和56位的密钥按位替代或交换的方法形成密文组的加密方法。
2、DES算法加解密过程（1） DES算法加密过程如下：a.初始置换。
DES的第一阶段包括64位分组的置换，改变每个分组中位的顺序。
术语置换使用其严格的数学意义；只改变了顺序。
这64位数据现在被分成两半：L0（左半部分）和R0（右半部分）。
下标0说明是原始的数据。
在DES算法第二阶段的每次循环后，这些下标加1。
b.循环移位(16次)一种根据密钥，并且依赖于表格的算法。
这种操作通常被称为数据移位。
这个算法要重复16次，但由于每次移位都使用密钥的不同子分组，因此每次移位的操作各不相同。
密钥的子分组由另一组表格和表格的移位算法来确定。
在每次循环以后，L（左半部分）和R（右半部分）的下标依次加一。
第16次循环的结果被称为预输出。
c.逆置换DES的最后一个阶段包括64位分组的置换，改变每个分组中位的顺序，这与第1阶段的操作类似。
这次置换的输出结果就是密文。
(2)解密过程DES的解密过程和加密过程相同，只是在解密过程中将子密钥的使用顺序颠倒。
现代密码学实验报告
现代密码学实验报告学生姓名学号专业班级指导教师学院信息科学与工程学院完成时间2014年5月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答：分组比较短、密钥太短、密码生命周期短、运算速度较慢。
采用替代和置换的方法简单有效地遵循了香农定理，替代操作通过S盒达到了混淆效果，置换操作通过P盒扩散效果。
2.AES算法的基本原理和特点。
答：AES加密数据块分组长度必须为128比特，密钥长度可以是128比特、192比特、256比特中的任意一个（如果数据块及密钥长度不足时，会补齐）。
AES加密有很多轮的重复和变换。
大致步骤如下：1、密钥扩展（KeyExpansion），2、初始轮（Initial Round），3、重复轮（Rounds），每一轮又包括：SubBytes、ShiftRows、MixColumns、AddRoundKey，4、最终轮（Final Round），最终轮没有MixColumns。
3.流密码RC4的密钥流生成以及S盒初始化过程。
答：RC4由伪随机数生成器和异或运算组成。
RC4的密钥长度可变，范围是[1,255]。
RC4一个字节一个字节地加解密。
给定一个密钥，伪随机数生成器接受密钥并产生一个S盒。
S盒用来加密数据，而且在加密过程中S盒会变化。
初始化长度为256的S盒。
第一个for循环将0到255的互不重复的元素装入S盒。
第二个for循环根据密钥打乱S盒。
下面i,j 是两个指针。
每收到一个字节，就进行while循环。
通过一定的算法（(a),(b)）定位S盒中的一个元素，并与输入字节异或，得到k。
循环中还改变了S盒（(c)）。
如果输入的是明文，输出的就是密文；如果输入的是密文，输出的就是明文。
[实验内容]1.分析DES、AES、RC4、SHA的实现过程。
经典密码学实验报告
一、实验目的1. 了解经典密码学的基本原理和算法；2. 掌握古典密码的加密和解密方法；3. 通过编程实现古典密码的加密和解密过程；4. 体验古典密码的破解过程，加深对密码学原理的理解。
二、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3.73. 开发工具：PyCharm三、实验内容本次实验主要涉及以下几种古典密码：1. 仿射密码2. 单表代替密码3. 维吉尼亚密码4. 移位密码1. 仿射密码（1）原理简介：仿射密码是一种单字母替换密码，加密公式为：Ci = (a pi + b) mod 26，其中，Ci 为密文，pi 为明文，a 和 b 为密钥。
（2）加密和解密代码实现：```pythondef encrypt(plain_text, a, b):cipher_text = ''for char in plain_text:if char.isalpha():cipher_text += chr(((ord(char.upper()) - ord('A') + a b) % 26) + ord('A'))else:cipher_text += charreturn cipher_textdef decrypt(cipher_text, a, b):plain_text = ''for char in cipher_text:if char.isalpha():plain_text += chr(((ord(char.upper()) - ord('A') - a b) % 26) + ord('A'))else:plain_text += charreturn plain_text```2. 单表代替密码（1）原理简介：单表代替密码是一种将明文中的每个字符映射到密文的密码，加密和解密过程是相反的。
密码学实验-RSA加密算法
密码学平时实验报告一、课题内容和要求1.实验环境实验主机操作系统为Windows 72.实验内容1.给定p，q，e，编写RSA的加解密算法2.调研各个语言的加密算法包二、课题需求分析RSA算法的具体描述如下：（1）任意选取两个不同的大素数p和q计算乘积n = p×q，φ(n) = (p-1)×(q-1)。
（2）任意选取一个大整数e，满足，整数e用做加密钥（注意：e的选取是很容易的，例如，所有大于p和q的素数都可用）；（3）确定的解密钥d，满足d*e ≡ 1mod φ(n)，d为e的乘法逆元（4）公开整数n和e，秘密保存d ；（5）将明文m（m<n是一个整数）加密成密文c，加密算法为C = M^e (mod n)（6）将密文c解密为明文m，解密算法为M = C^d (mod n)然而只根据n和e（注意：不是p和q）要计算出d是不可能的。
因此，任何人都可对明文进行加密，但只有授权用户（知道d）才可对密文解密。
具体的，求逆元采用扩展欧几里德算法和费马小定理+快速幂取模算法结合。
（后者要求模逆元的模为素数，这里φ(n) = (p-1)×(q-1)不适用，但我还是加上了）。
判断是否为质数采用了埃氏筛算法。
1.所谓扩展欧几里德算法，就在求gcd（a,b）的同时，顺带着求出x，y使贝祖等式ax+by= gcd（a,b）成立。
在求模逆元a*x=1 modb时，将原式化为ax+by=1= gcd（a,b）。
运用扩展欧几里德算法即可求出a的模b逆元x。
2.所谓费马小定理/欧拉定理求逆元，就是费马小定理：若p为素数，则有ap−1≡1(modp)ap−1≡1(modp)ap−2∗a≡1(modp)ap−2∗a≡1(modp)ap−2ap−2就是a在mod p意义下的逆元啦。
欧拉定理：若a、p互素，则有aφ(p)≡1(modp)aφ(p)≡1(modp)(费马小定理的一般形式)aφ(p)∗a≡1(modp)aφ(p)∗a≡1(modp)aφ(p)−1aφ(p)−1就是a在mod p意义下的逆元啦。
国家开放大学电大《信息安全》实验报告
国家开放大学电大《信息安全》实验报告
本次实验的目的是测试学生们对信息安全的理解程度以及运用
能力，以确保他们的信息技能能够应用到实际中。
实验一：密码学
在密码学实验中，学生们研究了加密和解密的基本概念。
通过
实践，他们掌握了使用不同密码算法的技能如DES、RSA和MD5。
他们还学会了如何建立一个安全的通信管道，并能够防止非法用户
访问敏感信息。
实验二：网络安全
网络安全实验中，学生们研究了识别和预防网络攻击的技能。
他们学会了检测网络漏洞和如何处理欺诈行为。
此外，他们还学会
了在网络上安全地存储文件和保护隐私信息。
实验三：风险评估
在风险评估实验中，学生们研究了如何评估信息安全风险并采取适当的措施来降低这些风险。
他们了解了安全管理计划的概念以及如何制定有效的安全策略。
通过这几个实验的学习，学生们掌握了信息安全的基本概念和技能，能够应用这些技能来保护信息的安全。
这些实验也为他们未来的职业发展奠定了基础，以确保他们有能力在信息安全领域有所作为。
密码学相关实验报告
一、实验目的1. 理解并掌握常见的加密算法和密码体制的基本原理。
2. 学会使用密码学工具进行加密和解密操作。
3. 增强网络安全意识，提高对密码学在实际应用中的认识。
二、实验内容1. 仿射密码2. 单表代替密码3. 维吉尼亚密码4. AES加密算法三、实验原理1. 仿射密码：加密原理为将明文进行0~25字母编码，按照加密公式计算出密文对应位置的字母编码，最后从密文的字母编码还原出密文对应位置的字母。
解密原理与加密原理相反。
2. 单表代替密码：加密原理为利用代替表，将明文中的每个字符映射到密文。
解密原理为对代替表进行反向查找，由密文映射回明文。
3. 维吉尼亚密码：加密原理为通过加密方程Ci (pi k(i mod m)) mod 26，由明文得到密文。
解密原理为解密过程是加密过程的逆过程，通过解密方程pi (Cik(i mod m)) mod 26。
4. AES加密算法：是一种分组加密算法，将128位明文分为128位的数据块，使用密钥进行加密，得到128位的密文。
解密过程与加密过程相反。
四、实验步骤1. 仿射密码（1）选择明文：选择一段英文或数字，例如："Hello World！"（2）选择密钥：选择一个密钥a和模数m，例如：a=5，m=26。
（3）加密：将明文进行0~25字母编码，按照加密公式计算出密文对应位置的字母编码，最后从密文的字母编码还原出密文对应位置的字母。
（4）解密：将密文进行0~25字母编码，按照解密公式计算出明文对应位置的字母编码，最后从明文的字母编码还原出明文对应位置的字母。
2. 单表代替密码（1）构造代替表：选择一个代替表，将明文中的每个字符映射到密文。
（2）加密：将明文中的每个字符按照代替表进行映射，得到密文。
（3）解密：将密文中的每个字符按照代替表的逆映射，得到明文。
3. 维吉尼亚密码（1）选择密钥：选择一个密钥，例如："KEY"（2）加密：将明文和密钥进行异或操作，得到密文。
密码学实验——精选推荐
密码学实验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= 。
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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
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。
【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。
【实验环境】
在windows visual studio用c或c++或者c#实现一个置换密码的加密和解密算法。
【实验内容】
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。
【实验要求和结果】
1.要求上述密码算法最后的实现程序能够正常运行.、
2.要求被加密数据和解密数据用文件实现，界面用窗口界面实现。
3.提交实验报告。
4.提交实验程序，要求和实验报告打包后上传。