密码学课程实验指导书
密码学基础课程设计指导书
《现代密码学基础》课程设计指导书杨柳编湖南科技大学计算机科学与工程学院2014年12月一、概述本课程在简要复习数学基础知识之后，探讨了密码学研究的基本问题：通过不安全的通信媒介如何进行安全通信。
也可以理解为关心任何希望限制不诚实者达到目的的问题，把度量和评价一个密码体制（协议）的安全性作为一个重点。
就目前来说，密码学的研究领域已从消息加密扩大到了数字签名、消息认证、身份识别、抗欺骗协议等。
无疑，在整个教学过程中非常重视密码学的基础，当然包括数学基础。
并针对实际的密码体制（协议）强调设计与分析（攻击），对现代密码学的主要研究问题都进行了介绍。
对于密码学这样的课程，同学们一定要从理论、技术、应用三个方面进行学习与思考。
密码体制（协议）无疑是我们的学习重点，密码体制（协议）也可以单纯地理解为计算机算法，从而有设计、分析、证明、实现的问题。
实现密码体制（协议）就是我们经常讲的八个字：模型、算法、程序、测试。
二、课程设计步骤课程设计步骤要求如下：模型从数学的角度看，解决任何问题都要建立一个数学模型，对于密码学来说更是如此。
我们还可以认为，数据结构中的存储结构也是模型。
于是这一部分的任务就是建立起问题的逻辑结构和存储结构，为算法设计和编码实现打下基础。
算法这一部分对同学们的要求是能看懂书上的常用算法，并对其中的参数可以进行调整和设置，能实现和应用它们。
程序编码实现得到程序。
4. 测试5. 提交课程设计报告三、课程设计报告编写要求课程设计报告开头标明课程设计题目、设计者的班级、姓名、学号和完成日期，内容包括：模型、算法、程序、测试四个部分。
四、设计要求可以只做第7题，不做第7题的要做第1题-第6题。
五、课程设计题目题目1 大整数运算包的设计与实现1．问题描述大整数运算是现代密码学算法实现的基础，重要性不言而喻。
大整数我们指的是二进制位512、1024和2048的数，一般的语言不支持。
2．基本要求以类库头文件的形式实现。
密码学案例实验报告书
一、实验背景随着信息技术的飞速发展，信息安全问题日益突出。
密码学作为保障信息安全的核心技术，在数据加密、身份认证、数字签名等领域发挥着重要作用。
为了加深对密码学原理的理解，提高实际应用能力，我们开展了本次密码学案例实验。
二、实验目的1. 掌握DES加密算法的基本原理和操作步骤。
2. 熟悉RSA加密算法的原理和应用。
3. 学习数字签名技术的应用。
4. 培养动手实践能力，提高解决实际问题的能力。
三、实验内容1. DES加密算法（1）实验目的：了解DES加密算法的基本原理，掌握DES加密和解密过程。
（2）实验内容：① 设计一个简单的DES加密程序，实现明文到密文的转换。
② 设计一个简单的DES解密程序，实现密文到明文的转换。
（3）实验步骤：① 编写DES加密程序，输入明文和密钥，输出密文。
② 编写DES解密程序，输入密文和密钥，输出明文。
2. RSA加密算法（1）实验目的：了解RSA加密算法的基本原理，掌握RSA加密和解密过程。
（2）实验内容：① 设计一个简单的RSA加密程序，实现明文到密文的转换。
② 设计一个简单的RSA解密程序，实现密文到明文的转换。
（3）实验步骤：① 编写RSA加密程序，输入明文和密钥对，输出密文。
② 编写RSA解密程序，输入密文和私钥，输出明文。
3. 数字签名技术（1）实验目的：了解数字签名技术的基本原理，掌握数字签名的生成和验证过程。
（2）实验内容：① 设计一个简单的数字签名程序，实现签名生成和验证。
（3）实验步骤：① 编写数字签名程序，输入明文、私钥和签名算法，输出签名。
② 编写数字签名验证程序，输入明文、公钥和签名，验证签名是否正确。
四、实验结果与分析1. DES加密算法实验结果通过编写DES加密和解密程序，成功实现了明文到密文和密文到明文的转换。
实验结果表明，DES加密算法在保证数据安全的同时，具有较高的效率。
2. RSA加密算法实验结果通过编写RSA加密和解密程序，成功实现了明文到密文和密文到明文的转换。
《密码学》课程设计实验报告-分组密码DES2
《密码学》课程设计实验报告实验序号：02 实验项目名称：分组密码AES图：AES轮函数结构图：AES轮密钥产生2．AES 算法的基本运算（重点） 方法：通过编程代码实现下列运算：（1）8(2)GF 上的加法（教材 p83定义3-2） （为了描述方便，用花括号表示16进制，下同） 例：｛BC ｝⊕｛6A ｝=｛D6｝（下图中的A 3,3⊕K 3,3=B 3,3）计算或编程方法：按位异或（提示——C 、Java 等语言中的^运算符） （2）8(2)GF 上的多项式加法（教材 p83定义3-7） 例：a(x)={BC}x 3+{42} x 2+{9F} x+{4C}K(x)= {6A}x 3+{00} x 2+{5C} x+{57} a(x) ⊕K(x)= {D6}x 3+{42} x 2+{C3} x+{1B}计算或编程方法：按位异或（提示——C 、Java 等语言中的^运算符）A 0,0A 0,1A 0,2A 0,3A 1,0A 1,1A 1,2A 1,3A 2,0A 2,1A 2,2A 2,3A 3,0A 3,1A 3,2A 3,3K 0,0K 0,1K 0,2K 0,3K 1,0K 1,1K 1,2K 1,3K 2,0K 2,1K 2,2K 2,3K 3,0K 3,1K 3,2K 3,3＋B 0,0B 0,1B 0,2B 0,3B 1,0B 1,1B 1,2B 1,3B 2,0B 2,1B 2,2B 2,3B 3,0B 3,1B 3,2B 3,3A 3,3 ⊕K 3,3 ＝B 3,3 (mod 2)对于AES 中的轮密钥加运算，即可以表示为对应“字节”的加法，每格相加，即定义3-2；也可以表示为对应32位“字”的加法，每列相加，即定义3-7；甚至可以表示为整个128位“状态”的按位异或。
思考：在不同CPU 架构下，哪种表示方法的执行速度最快？（4）8(2)GF 上的多项式乘法（教材 p83定义3-8、p93优化方案） （a ）AES 中的列混合运算的实现其中的运算按列（32位字）实现，当然也可表述为下面的4×4的字节矩阵相乘：大家手工计算时，按列进行表述较为简单：例如下面的列混合计算：其中的第一列运算步骤为：在GF(28)中，加法就是按位XOR操作，乘法是根据在上述方程所示的规则执行的。
密码学基础实验讲义
常熟理工学院计算机科学与工程系《密码学基础》实验指导书网络工程系2009年7月实验一、熟悉CAP4一、实验目的与要求通过实验，使学生对密码学有一定的感性认识；学会正确使用CAP（Cryptographic Analysis Program v4）软件，验证课堂中所学的古典密码算法；为学习现代密码算法及其应用奠定基础。
二、实验内容1、熟悉使用CAP4软件2、使用CAP4，验证课本中的一些加密算法，如凯撒密码、仿射密码等。
三、实验指导CAP是由Dr. Richard Spillman专门为教学而研制的密码制作和分析的工具（CAP is a general purpose tool for making and breaking ciphers. It is intended for educational purposes only. Dr. Richard Spillman is not responsible for any lost data or errors in the software.），已经在美国的很多高校得到了广泛地使用，受到了密码学习者的普遍欢迎。
CAP4的软件界面如下：基本涵盖了经典密码学和现代密码学中的算法，主要包括：Simple Shift，ADFGVX，Affine，AutoKey，Bazeries Cylinder，Celluler Automata 1d，Celluler Automata 2d，Column Trasposition，DES， DES Stream，Elgamal，Four Square，Hill，KeyWord，Knapsack，MultiLiteral，Nihilist，Permutation，Playfair，RC4，Rotor，RSA，Vigenere等等。
“Affine”，出现如下图所示的弹出框。
注意：菜单“Encipher”和“Decipher”是灰色的。
现代密码学实验指导书
5. if (a-b ) < 0, (t ← a, a ← b, b ← t ); 6. a ← (a-b )
7. if a = 0, g = 2 g b, input b, end , else goto 4.
(
)
2. 扩展 Euclid 算法
设m ∈ Z + ,b ∈ Z，求 b 的模 m 的乘法逆元 b −1。
z
0.001
其中：以上字母分成 5 组： 1. 2. 3. 4. 5. e 的概率大约为 0.120 t,a,o,i,n,s,h,r 的概率为 0.06-0.09 d,l 的概率大约为 0.4 c,d,m,w,f,g,y.p,b 的概率为 0.015-0.023 v,k,j,x,q,z 的概率小于 0.01
a
0.082
b
0.015
c
0.028
d
0.043
e
0.127
f
0.022
g
0.020
h
0.061
i
0.070
j
0.002
k
0.008
l
0.040
m
0.024
n
0.067
o
0.075
p
0.019
q
0.001
r
0.060
s
0.063
t
0.091
u
0.028
v
0.010
w
0.023
x
0.001
y
0.020
3. 维吉尼亚密码的分析方法
z z 用卡西斯基测试法或重合指数法确定密钥长度 确定每个子密钥
五、
实验报告要求
程序给出源代码和相应的注释，密码分析部分给出详细推导或计算过程和程序实现则要 给出全部代码。
密码学实验1
实验1-1 古典密码算法一．实验原理1.替换密码替换密码算法的原理是使用替换法进行加密，就是将明文中的字符用其他字符替代后形成的密文。
例如：名文字母a、b、c、d用D、E、F、G作对应替换后形成密文。
例如：对于明文字母H，其在字母表中的位置数位8，设k=4，则按照上式计算出来的密文为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字母按照给的顺序改变，从而实现明文信息的加密。
置换密码有时候也称为换位密码。
例如：明文为attack begin 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中的各字母在字母表中出现的先后顺序，给定一个置换：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一列、第四列、第五列、第三列、第二列、第六列的顺序排列，则有下列形式：a a c t t kb i n g e sa i v f f e从而得到密文：abaaiicnvtgftefkse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。
二实验目的通过编程实现替换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。
三．实验环境运行windows或Linux操作系统的pc机，具有vc等c语言编译环境。
四．实验内容1.根据实验原理部分对替换密码算法的介绍，自己创建明文信息，并选择一个密钥k,编写替换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k,编写替换密码算法的实现程序，实现加密和解密操作。
五实验步骤1.替换密码其中明文为h,加密参数k=4，字母的个数n=26。
实现环境为turboC（1）代码如下：#include<stdio.h>int encrypt(int n,int k); %声明加密函数int decrypt(int n,int k); %声明解密函数int main(void){encrypt(26,4); %代入加密参数k=4,n=26decrypt(26,4); %代入解密参数k=4,n=26}int encrypt(int n,int k) %加密函数{int c1,c2,c3;char ch;int CRYPT_OK;int CRYPT_ERROR;c1='h'; %声明明文c1=hc2=c1-97; %将明文的值变为7，使26个字母分别对应于0-25 c3=(c2+k)%n; %进行加密变换ch=c3+97; %将加密后的值变为它所对应的ASCII码%判断是否加密成功if(ch!='h'){CRYPT_OK=1;printf("ch=%c",ch);return (CRYPT_OK); %加密成功返回CRYRT_OK}else{CRYPT_ERROR=1;return (CRYPT_ERROR); %加密失败返回CRYPT_ERROR }}%解密函数int decrypt(int n,int k){int c1,c2,c3;char ch1;int CRYPT_OK;int CRYPT_ERROR;c1='l'; %声明密文c1=lc2=c1-97; %将密文变为11，使26个字母对应与整数0-25c3=(c2-k)%n; %进行解密ch1=c3+97; %将解密后的值化成它所对应的ASCII码%判断是否解密成功if(ch1!='l'){CRYPT_OK=1;printf("ch1=%c",ch1);return (CRYPT_OK); 解密成功返回CRYPT_OK}else{CRYPT_ERROR=1;return (CRYPT_ERROR); %解密失败返回CRYPT_ERROR }}（2）运行结果2.置换密码明文为：thiscr yptosy stemis notsec ure,其中加密的矩阵的字母按照第一列，第二列、第三列、第四列、第五列、第六列输出。
密码学实验指导书
密码学及应用实验指导实验1 古典密码实验目的1.理解代替密码学加密过程2.理解置换密码学加密过程实验环境Windows和交换网络结构实验工具VC++6.0和密码工具实验原理一．Caesar(恺撒)密码Caesar密码是传统的代替加密法，Caesar加密变换是：c = (m + k) mod 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，也为密钥。
很容易得到相应的Caesar解密变换是： m = D(c) = (c – k) mod 26二．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。
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。
zZ实验步骤凯撒密码本练习主机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：。
（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：。
（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。
《密码学》课程设计实验报告-分组密码工作模式
《密码学》课程设计实验报告实验序号：03 实验项目名称：分组密码工作模式分组工作模式具体说明➢电话本模式⏹直接利用分组密码对明文的各分组进行加密⏹缺点1.不能解决短块问题2.容易暴露明文的数据模式。
在计算机系统中，许多数据都具有某种固有的模式，这主要是由数据冗余和数据结构引起的。
例如，各种计算机语言的语句和指令都十分有限，因为在程序中便表现为少量的语句和指令的大量重复⏹流程图➢明密文链接模式⏹设明文M=(M1,⋯,M n)，相应的密文C=(C1,⋯,C n)C i={E(M i⊕Z,K), i=1E(M i⊕M i−1⊕C i−1,K), i=2,⋯,n⏹特点1.加解密错误传播无界2.无法处理短块⏹流程图➢密文链接模式⏹由于明密文链接模式具有加解密错误传播无界的特性，而磁盘等文件通常希望错误传播有界，这时可采用密文链接模式⏹设明文M=(M1,⋯,M n)，相应的密文C=(C1,⋯,C n)C i={E(M i⊕Z,K), i=1E(M i⊕C i−1,K), i=2,⋯,n⏹特点1.无法处理短块2.加密错误传播无界，解密错误传播有界➢输出反馈模式⏹将一个分组密码转换为一个密钥序列产生器，从而可以实现用分组密码按流密码的方式进行加解密。
⏹特点1.工作模式的安全性取决于分组密码本身的安全性2.可以解决短块加密3.无错误传播4.适用于加密冗余度较大的数据，例如语音和图像数据⏹流程图➢密文反馈模式⏹与输出反馈的工作原理基本相同，所不同的仅仅是反馈到移位寄存器R的不是E输出中的最右s位，而是密文c i的s位⏹流程图➢X CBC模式⏹X CBC模式解决了CBC模式要求明文数据的长度是密码分组长度的整数倍的限制，可以处理任意长的数据⏹优点1.可以处理任意长度的数据2.适用于计算产生检测数据完整性的消息认证码MAC⏹缺点1.使用3个密钥，密钥的存储和加解密控制都比较麻烦2.接受双方需要共享填充的消息长度➢CTR模式⏹与密文反馈工作模式和输出反馈工作模式一样，把分组密码转换为序列密码，在本质上是利用分组密码产生密钥序列，按序列密码的方式进行加密⏹优点1.可并行，效率高2.适合任意长度的数据3.加解密速度快⏹缺点1.没有错误传播，不适用于数据完整性验证⏹流程图五、分析与讨论1)分组密码不同的工作模式各有各的特点，例如有些工作模式需要处理短块，有些则不需要；有些模式具有错误传播无界的特性，有些则没有。
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密码学课程实验指导书一、密码学课程实验的意义当前，重视实验与实践教育是各国高等教育界的发展潮流，实验与实践教学与理论教学是相辅相成的，具有同等重要的地位。
它是在开放教育的基础上，为配合理论教学、培养学生分析问题和解决问题的能力以及加强训练学生专业实践能力而设置的教学环节；对于完成教学计划、落实教学大纲，确保教学质量，培养学生分析问题、解决问题的能力和实践操作技能更具有特别重要的意义。
密码学是信息安全与保密技术的核心，是一门实践性非常强的课程，实践教学是培养密码技术应用性人才的重要途径，实践教学质量的好环，实际上也决定了应用型人才培养质量的高低。
因此，加强密码学课程实践教学环节，提高实践教学质量，对培养高质量的应用型人才至关重要。
二、实验的目的与要求本实验指导书并不给出一些非常具体的实验步骤，让学生们照着做一遍的实验“指导书”。
这样的实验无法发掘这群充满活力的人群的智慧和创造性。
本书中的每个实验都是按照这种模式编写的：先给出有关的理论介绍，然后抛砖引玉地给出几范例，再给出一个简单的实验要求。
同时，希望每个实验都完成准备-预约-实验-答辩4个环节。
实验内容包含对称密码和公钥密码二个方面，以DES和RSA为代表通过具体实验使学生掌握这二类密码的结构、特性、攻击方法以及实际应用技术。
第一部分数据加密标准DES1．实验目的（1）掌握DES中各加密函数对其性能影响；（2）DES的特性分析，包括互补性和弱密钥；（3）DES的实际应用，包括各种数据类型的加/脱密、DES的短块处理。
2．实验原理信息加密根据采用的密钥类型可以划分为对称密码算法和非对称密码算法。
对称密码算法是指加密系统的加密密钥和解密密钥相同，或者虽然不同，但是可以从其中任意一个推导出另一个，更形象的说就是用同一把钥匙开锁和解锁。
在对称密码算法的发展历史中曾出现过多种优秀的算法，包括DES 、3DES 、AES 等。
下面我们以DES 算法为例介绍对称密码算法的实现机制。
DES 算法是由美国IBM 公司在20世纪70年代提出，并被美国政府、美国国家标准局和美国国家标准协会采纳和承认的一种标准加密算法。
它属于分组加密算法，即在明文加密和密文解密过程中，信息都是按照固定长度分组后进行处理的。
混淆和扩散是它采用的两个最重要的安全特性。
混淆是指通过密码算法使明文和密文以及密钥的关系非常复杂，无法从数学上描述或者统计。
扩散是指明文和密钥中每一位信息的变动，都会影响到密文中许多位信息的变动，从而隐藏统计上的特性，增加密码的安全。
DES 算法将明文分成64位大小的众多数据块，即分组长度为64位，同时用56位密钥对64位明文信息加密，最终形成64位的密文。
如果明文长度不足64位，则将其扩展为64位（如补零等方法）。
具体加密过程首先是将输入的数据进行初始换位（IP ），即将明文M 中数据的排列顺序按一定的规则重新排列，生成新的数据序列，以打乱原来的次序。
然后将变换后的数据平分成左右两部分，左边记为L 0，右边记为R 0，然后对R 0实行在子密钥（由加密密钥产生）控制下的变换f ，结果记为01(,)f R K ，再与L 0做逐位异或运算，其结果记为R 1，R 0则作为下一轮的L 1。
如此循环16轮，最后得到L 16、R 16。
再对L 16、R 16实行逆初始置换IP -1，即可得到加密数据。
解密过程与此类似，不同之处仅在于子密钥的使用顺序正好相反。
DES 全部16轮的加密过程如图1-1所示。
DES 的加密算法包括3个基本函数。
1．初始换位（IP ）它的作用是把输入的64位数据块的排列顺序打乱，每位数据按照下面换位规则重新组合，即将第58位换到第1位，第50位换到第2位，……，依次类推，重组后的64位输出分为L 0、R 0（左、右）两部分，每部分分别为32位。
58，50，42，36，18，10，2，60，52，44，36，28，20，12，462，54，46，38，30，22，14，6，64，56，48，40，32，24，16，8 57，49，41，33，25，17，9，1，59，51，43，35，27，19，11，361，53，45，37，29，21，13，5，63，55，47，39，31，23，15，7 R 0和K 1经过01(,)f R K 变换后的输出结果，再和L 0进行异或运算，输出结果做为R 1，R 0则赋给L 1。
L 1和R 1同样再做类似运算生成L 2和R 2，……，经过16次运算后生成L 16的R 16。
2．f 函数f 函数是多个置换函数和替代函数的组合函数，它将32位比特的输入变换为32位的输出，如图1-2所示。
R i 经过扩展运算E 变换后扩展为48位的i E(R )，与K i+1进行异或运算后输出的结果分成8组，每组6比特的并联B ，B=B 1B 2B 3B 4B 5B 6B 7B 8，再经过8个S 盒的选择压缩运算转换为4位，8个4位合并为32位后再经过P 变换输出为32位的i i+1f(R ,K )。
其中，扩展运算E 与置换P 主要作用是增加算法的扩展效果。
4．逆初始置换函数IP-1它将L16和R16作为输入，进行逆初始换位得到密文输出。
逆初始换位是初始位的逆运算，换位规则如下所列：40，8，48，16，56，24，64，32，39，7，47，15，55，23，63，3138，6，46，14，54，22，62，30，37，5，45，13，53，21，61，2936，4，44，12，52，20，60，28，35，3，43，11，51，19，59，2734，2，42，10，50，18，58，26，33，1，41，9，49，17，57，25DES的加密算法中除了上面介绍的3个基本函数，还有一个非常重要的功能模块，即子密钥的生成模块，具体子密钥的产生流程如图1-3所示。
输入的初始密钥值为64位，但DES算法规定，基中第8、16、 (64)是奇偶检验位，不参与EDS运算。
所以，实际可用位数只有56位，经过缩小选择换位表1-1即密钥置换PC-1的变换后，初始密钥的位数由64位变成了56位，将其平分为两部分C0、D0，然后分别进行第1次循环左移，得到C1、D1，将C1（28位）合并后得到56位的输出结果，再经过缩小选择换位表1-2即密钥置换PC-2，从而得到了密钥K1（48位），依次类推，便可得到K2、……、K16。
需要注意的是，16次循环左移对应的左移位数要依据表1-3的规则进行。
3．实验环境运行Windows或Linux操作系统的PC机，具有gcc(Linux)、VS(Windows)等C语言编译环境。
4．实验题目及要求表1-1 缩小选择换位表1表1-2 缩小选择换位表2表1-3 左移位数规则实验1 DES的编程实现（1）实验原理本实验的原理包括DES算法的加密过程、脱密过程和16个内部密钥生成过程，已在前面进行详细地描述。
（2）实验要求① 输入加密密钥和一串有意义的汉字，显示相应的加密结果；输入密文和脱密密钥，显示所还原的一串有意义的汉字。
② 设计用户界面，界面中要有加/脱密选择、输入明/密文栏、密钥栏和加/脱密结果显示栏。
实验2 DES 的短块处理（1）实验意义在采用DES 实施加密的实际应用中，为增加安全性，通常要求明文的长度等于密文的长度，特别是在对数据库的数据项加密时有这一要求，因此必须设计一种有效的处理方法，使得当明文长度不是64bit 倍数时，加密产生的结果满足上述要求。
（2）实验原理① 将明文X 按64bit 分块，若X 的长度为64bit 的倍数时，则按常规的方法实施加密否则② 设121n n x x x x x +=，其中1n x +长度＜64bit （称为短块），加密方式如图1-4所示，脱密方式如图1-5所示。
图1-4 含有短块的加密方式图1-5 含有短块的脱密方式 （3）实验要求① 针对有短块和无短块二种情况，编写并实现具有短块处理功能的DES 通用加/脱密软件。
②短块处理对用户透明。
③设计用户界面，其结构与实验1的用户界面基本相同，但要增设明文长度和密文长度栏。
实验3 DES弱密钥过滤软件设计（1）实验原理①DES中弱密钥的危害<1>明文加密二次后还原成明文<2> 存在232个明文，其密文=明文②过滤软件设计原理弱密钥是使16个内部密钥相同的密钥，由DES的密钥生成算法推出它的4个弱密钥③过滤软件设计<1> 编程求出4个弱密钥<2> 每当用户输入密钥K时，将K与四个弱密钥比较，若K不是弱密钥，则取定密钥K，否则界面窗口显示“请重新输入一个新密钥”的提示。
（2）实验要求①设计用户界面，当用户输入弱密钥时会出现提示信息②编制过滤程序，实现对弱密钥的过滤实验4 DES密码强度测试软件设计（1）实验原理①密文的随机性密文的随机性反映了密码的强度，通过设计随机性测试算法来测试DES的密码强度②随机性测试方法对于一个用DES加密产生的密文序列，分别以下面三种情况设计测试随机性工具<1> 0和1在密文中所占比例<2> 00、01、10、11在密文中所占比例<3> 000、001、010、011、100、101、110、111在密文中所占比例（2）实验要求①设计随机性测试工具②设计用户界面，显示测试结果③修改DES的S盒，对修改后的DES密文进行随机性测试，显示测试结果，在实验报告中对结果进行评价。
第二部分公钥密码RSA1．实验目的①通过实际编程掌握非对称密码算法RSA的加密和解密以及快速加、解密过程，加深对非对称密码算法的认识。
②实现对RSA的解密密钥攻击。
2．实验原理前面讲的对称密码算法要求通信双方通过交换密钥实现使用同一个密钥，这在密钥的管理、发布和安全性方面存在很多问题，而非对称密码算法解决了这个问题。
非对称密码算法是指一个加密系统的加密密钥和解密密钥是不同的，或者说不能用其中一个推导出另一个。
在非对称密码算法的两个密钥中，一个是用于加密的密钥，它是可以公开的，称为公钥；另一个是用于解密的密钥，是保密的，称为私钥。
非对称密码算法解决了对称密码体制中密钥管理的难题，并提供了对信息发送人的身份进行验证手段，是现代密码学最重要的发明。
RSA密码体制是目前为止最成功的非对称密码算法，它是在1977年由Rivest、Shamir和Adleman提出的第一个比较完善的非对称密码算法。
它的安全性是建立在“大数分解和素性检测”这个数论难题的基础上，即将两个大素数相乘在计算上容易实现，而将该乘积分解为两个大素数因子的计算量相当大。
虽然它的安全性还未能得到理论证明，但经过20多年的密码分析和攻击，迄今仍然被实践证明是安全的。