密码学课程设计(格式)2016

南京航空航天大学

课程设计报告

课程名称密码学课程设计

学院计算机科学与技术年级2014

学生姓名陶超权学号*********

开课时间2016 至2017 学年第一学期

总成绩

教师签名

一、实验目的

通过实现简单的古典密码算法，理解密码学的相关概念如明文（plaintext ）、密文（ciphertext ）、加密密钥（encryption key ）、解密密钥（decryption key ）、加密算法(encryption algorithm)、解密算法（decryption algorithm ）等。

二、实验内容

1）用C\C++语言实现单表仿射（Affine ）加/解密算法；

2）用C\C++语言实现统计26个英文字母出现频率的程序；

3）利用单表仿射加/解密程序对一段较长的英文文章进行加密，再对明文和密文中字母出现的频率进行统计并作对比，观察有什么规律。

仿射变换：

加密：()26mod )(21m k k m E c k +==

解密：()26mod )(112k c k c D m k -==- 其中，k 1和k 2为密钥，k 1∈Z q ，k 2∈Z q *。

三、实验步骤

1）在main 函数中构建框架，函数主要分为三部分，加密，解密，计算字符出现频率；

2）加密函数encrypt(),首先需要输入两个密钥K1，k2,需要注意k2是和26互质的，所以这里用gcd()函数判断了k2与26的最大公约数，加解密都采用了文件操作，明文和密文都保存在文件中，这里加密时根据ascii 码，对大小字母分别加密，其他字符则保持不变；

3）解密函数decode(),和加密函数类似，需要注意解密要用到密钥K2的逆元，所以这里用函数inverse_k2()进行了逆元的求解，另外需要注意的是解密运算过程中可能出现数值为负数的情况，在模运算下应该将它们重新置为整数。

4）计算字符频率函数calculateCharFreq()，这里只对大小字母进行统计，不计其他字符。

源代码：

********************* main.cpp **********************

#include

#include

int main ()

{

void encrypt ();

void decode ();

void calculateCharFreq ();

int choice;

printf("please input your choice:\n");

printf("\t1. encrypt\n\t2.decode\n\t3.calculate character frequence\n\t4.quit&exit\n");

scanf("%d",&choice);

getchar();

while(1)

{

switch(choice)

{

case1:

encrypt();

break;

case2:

decode();

break;

case3:

calculateCharFreq();

break;

case4:

return0;

default:break;

}

printf("please input your choice:\n");

printf("\t1. encrypt\n\t2.decode\n\t3.calculate character frequence\n\t4.quit&exit\n");

scanf("%d",&choice);

getchar();

}

return0;

}

*************************** encrypt.cpp ********************* #include

#include

void encrypt()

{

int gcd(int,int);

printf("please input secret key\n");

printf("k1:");

int k1,k2;

scanf("%d",&k1);

getchar();

while(k1<0|| k1>=26)

{

printf("illegal k1!please input agian!\n"); printf("k1:");

scanf("%d",&k1);

getchar();

}

printf("k2:");

scanf("%d",&k2);

getchar();

while(gcd(k2,26)!=1)

{

printf("illegal k2!please input agian!");

printf("k2:");

scanf("%d",&k2);

getchar();

}

// char plainText[100]={'\0'};

// char cypherText[100]={'\0'};

printf("open the plain text file\n");

//scanf("%s",plainText);

FILE *fplain,*fcypher;

if((fplain =fopen("plain.txt","a+"))==NULL)

{

printf("can't open plain.txt!\n'");

exit(0);

}

if((fcypher = fopen("cypher.txt","a"))==NULL) {

printf("can't open cypher.txt!\n'");

exit(0);

}

//int i;

char plainText = fgetc(fplain);

char cypherText;

//for(i=0; plainText[i]!='\0'; i++)

// printf("%c",plainText);