密码学实验报告
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。
维吉尼亚密码学实验报告
一、实验目的1. 理解维吉尼亚密码的原理和加密解密过程。
2. 掌握维吉尼亚密码的编程实现。
3. 破解维吉尼亚密码，提高密码学应用能力。
二、实验原理维吉尼亚密码是一种多表密码，它通过将明文与密钥进行组合，实现字符的替换加密。
加密过程中，密钥的长度决定了密钥表的大小，密钥表中的每一行对应一个密钥，加密时按照密钥表中的行进行替换。
解密过程则是加密过程的逆过程。
三、实验内容1. 维吉尼亚密码的加密与解密实现（1）加密① 创建密钥表：根据密钥长度生成密钥表，密钥表中每一行对应一个密钥，密钥长度等于明文长度。
② 对明文进行加密：将明文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到密文。
（2）解密① 创建密钥表：根据密钥长度生成密钥表。
② 对密文进行解密：将密文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到明文。
2. 维吉尼亚密码的破解（1）重合指数法① 计算密文的重合指数：将密文与英文常见单词的重合指数进行比较，选择重合指数最高的密钥长度。
② 遍历密钥长度：对于每个密钥长度，遍历26个可能的偏移量，计算重合指数，选择重合指数最高的偏移量。
③ 解密密文：根据密钥长度和偏移量，对密文进行解密，得到可能的明文。
（2）暴力破解法① 遍历密钥长度：遍历所有可能的密钥长度。
② 遍历密钥：对于每个密钥长度，遍历所有可能的密钥。
③ 解密密文：根据密钥长度和密钥，对密文进行解密，得到可能的明文。
四、实验步骤1. 创建密钥表根据密钥长度生成密钥表，密钥表中每一行对应一个密钥。
2. 加密明文将明文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到密文。
3. 解密密文将密文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到明文。
4. 破解密文（1）重合指数法① 计算密文的重合指数。
② 遍历密钥长度。
③ 遍历密钥。
④ 解密密文。
（2）暴力破解法① 遍历密钥长度。
② 遍历密钥。
③ 解密密文。
五、实验结果与分析1. 加密与解密实验结果表明，维吉尼亚密码的加密和解密过程能够正确实现，密文与明文能够成功还原。
现代密码算法实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解现代密码学的基本原理和数论基础知识；2. 掌握非对称密码体制的著名代表RSA加密算法的工作原理和流程；3. 设计实现一个简单的密钥系统；4. 掌握常用加密算法AES和DES的原理及实现。
二、实验内容1. RSA加密算法实验2. AES加密算法实验3. DES加密算法实验三、实验原理1. RSA加密算法RSA算法是一种非对称加密算法，由罗纳德·李维斯特、阿迪·沙米尔和伦纳德·阿德曼三位密码学家于1977年提出。
其基本原理是选择两个大质数p和q，计算它们的乘积n=pq，并计算欧拉函数φ(n)=(p-1)(q-1)。
选择一个整数e，满足1<e<φ(n)且e与φ(n)互质。
计算e关于φ(n)的模逆元d。
公开密钥为(e,n)，私有密钥为(d,n)。
加密过程为C=Me mod n，解密过程为M=Cd mod n。
2. AES加密算法AES（Advanced Encryption Standard）是一种分组加密算法，采用128位分组大小和128、192或256位密钥长度。
AES算法主要分为四个阶段：初始轮、密钥扩展、中间轮和最终轮。
每个轮包括字节替换、行移位、列混淆和轮密钥加。
3. DES加密算法DES（Data Encryption Standard）是一种分组加密算法，采用64位分组大小和56位密钥长度。
DES算法主要分为16轮，每轮包括置换、置换-置换、S盒替换和密钥加。
四、实验步骤及内容1. RSA加密算法实验（1）选择两个大质数p和q，计算n=pq和φ(n)=(p-1)(q-1)；（2）选择一个整数e，满足1<e<φ(n)且e与φ(n)互质，计算e关于φ(n)的模逆元d；（3）生成公开密钥(e,n)和私有密钥(d,n)；（4）用公钥对明文进行加密，用私钥对密文进行解密。
2. AES加密算法实验（1）选择一个128、192或256位密钥；（2）初始化初始轮密钥；（3）进行16轮加密操作，包括字节替换、行移位、列混淆和轮密钥加；（4）输出加密后的密文。
《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。
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。
密码学实验报告
密码学实验报告中文汉字的密码化实验1. 实验简介本实验旨在通过对中文汉字的密码化实验，探究密码学在信息安全领域中的应用。
在本实验中，我们将使用替换密码技术对中文汉字进行加密和解密，并评估其安全性和实用性。
2. 实验步骤2.1 选择密钥在开始实验之前，我们需要选择一个密钥。
密钥是密码算法的关键，它用于对明文进行加密和解密。
在本实验中，我们选择一个包含所有中文汉字的密钥表。
该密钥表将用于替换明文中的汉字，从而实现密码化。
2.2 加密过程加密过程涉及将明文中的汉字替换为对应的密钥表中的汉字。
我们将使用一种称为替换密码的技术来实现加密。
具体步骤如下：步骤一：准备明文 - 选择一段中文汉字作为明文。
步骤二：选择密钥表 - 使用预先准备好的密钥表，其中包含了所有中文汉字的替换映射关系。
步骤三：替换汉字 - 将明文中的每个汉字根据密钥表中的映射进行替换。
步骤四：生成密文 - 将替换后的汉字按照顺序组成密文。
2.3 解密过程解密过程即将密文还原为明文。
在我们的实验中，解密过程与加密过程密切相关，因为它需要使用相同的密钥表进行替换。
具体步骤如下：步骤一：准备密文 - 选择加密过程生成的密文作为输入。
步骤二：选择密钥表 - 使用和加密过程相同的密钥表。
步骤三：替换汉字 - 将密文中的每个汉字根据密钥表中的映射进行替换。
步骤四：生成明文 - 将替换后的汉字按照顺序组成明文。
3. 实验结果与讨论在本实验中，我们选择了一段中文汉字作为明文，并使用已准备好的密钥表进行加密和解密操作。
经过多次实验，我们得到了一些实验结果和相应的讨论。
3.1 加密结果经过加密过程，我们得到了一段由密文组成的结果。
加密后的密文将替换明文中的汉字，使其具有一定的保密性。
然而，我们也发现了一些问题：问题一：密文长度增加 - 密文的长度通常会大于明文的长度，这可能导致在传输和存储过程中的一些问题。
问题二：密钥表可预测 - 由于我们使用了固定的密钥表，攻击者有可能通过分析密文和明文之间的关系来推断出密钥表的内容。
密码学实验报告
密码学实验报告摘要：本实验旨在通过实践掌握基本密码学算法的原理和应用。
在本次实验中我们完成了Caesar密码、仿射密码、VIC密码和Hill密码的加密和解密过程，并进行了相应的分析和评价。
实验结果表明，不同的密码算法有各自的优缺点，应根据具体需求进行选择。
一、实验目的1.了解基本密码学算法的原理和应用。
2.通过实践掌握Caesar密码、仿射密码、VIC密码和Hill密码的加密和解密过程。
3.分析和评价各个密码算法的优缺点。
二、实验原理Caesar密码：是一种非常简单的单字母替换密码。
按照字母表上旋转的位置，每个字母都用它在字母表中的下一个字母替代。
仿射密码：通过将明文中的每个字母转换为另一个字母，实现加密。
明文中的每个字母通过使用一组固定的数学函数进行加密。
随机选择这些函数，并按正确的顺序应用它们。
VIC密码：将某些字母替换为其他字母组合的运算称为置换。
VIC密码使用10个钥匙，其中每个钥匙是一个置换。
通过使用不同的键，VIC密码可以很容易地产生四十亿多个不同的密码。
Hill密码：是一种基于线性代数理论的密码算法。
对于一个给定的矩阵α，Hill密码通过将明文划分为每个字母，然后将其与矩阵α乘法来加密，最后将结果映射回字母表中的字母。
三、实验过程1.实现Caesar密码的加密和解密。
2.实现仿射密码的加密和解密。
3.实现VIC密码的加密和解密。
4.实现Hill密码的加密和解密。
5.对各个密码算法进行分析和评价。
四、实验结果1.在Caesar密码中，明文是将每个字母按照一定的步长向右或向左移动来进行加密。
由于其简单性，Caesar密码的加密和解密都很容易，但安全性较低。
2.仿射密码是Caesar密码的扩展版本。
通过随机选择两个数字，仿射密码在加密的过程中使用模运算和线性函数组合对明文进行加密。
由于消息加密和解密都使用数学功能进行计算，因此密钥空间大于Caesar，也比较安全。
3.VIC密码使用多个置换键（通常为10），交替使用它们来完成加密和解密过程。
实验吧_密码学实验报告(3篇)
第1篇一、实验背景密码学是一门研究信息加密与解密的学科，它广泛应用于信息安全领域。
为了更好地理解密码学的基本原理和算法，我们选择了实验吧平台上的密码学实验进行学习。
本次实验旨在通过实际操作，加深对古典密码、对称密码和不对称密码等密码学基本概念的理解，提高密码学应用能力。
二、实验目的1. 理解并掌握古典密码的基本原理和算法；2. 掌握对称密码和不对称密码的基本原理和算法；3. 通过实验操作，提高密码学应用能力；4. 培养团队协作和解决问题的能力。
三、实验内容1. 古典密码实验（1）仿射密码原理：仿射密码是一种单字母替换密码，加密公式为：C = (aP + b) mod 26，其中C为密文字母，P为明文字母，a和b为密钥。
操作步骤：1）编写加密函数encrypt，实现仿射密码加密；2）编写解密函数decrypt，实现仿射密码解密；3）测试加密和解密函数，验证其正确性。
（2）单表代替密码原理：单表代替密码是一种将明文字符映射到密文字符的替换密码。
操作步骤：1）编写加密函数subencrypt，实现单表代替密码加密；2）编写解密函数subdecrypt，实现单表代替密码解密；3）测试加密和解密函数，验证其正确性。
（3）维吉尼亚密码原理：维吉尼亚密码是一种多字母替换密码，加密公式为：C = (P + K[i]) mod 26，其中C为密文字母，P为明文字母，K为密钥，i为索引。
操作步骤：1）编写加密函数vigenereencrypt，实现维吉尼亚密码加密；2）编写解密函数vigeneredecrypt，实现维吉尼亚密码解密；3）测试加密和解密函数，验证其正确性。
2. 对称密码实验（1）DES加密算法原理：DES（Data Encryption Standard）是一种分组加密算法，采用56位密钥，64位分组。
操作步骤：1）编写DES加密函数desencrypt，实现DES加密；2）编写DES解密函数desdecrypt，实现DES解密；3）测试加密和解密函数，验证其正确性。
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江苏大学
学院计算机学院
专业信息安全0902
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学号3090604035 小组成员*******
AES对称加密算法实现
一．AES对称加密算法实现原理
AES（The Advanced Encryption Standard）接受一个128位的明文，并且在一个128、192或者256位秘密密钥的控制下产生一个128位的密文。
它是一个替代-置换网络的设计，并且带有一个称作轮（rand）的步骤的集合，其中轮数可以是9、11或者13（取决于密钥的长度），这样可以将明文映射为密文。
AES实际上能定义为在域GF（2）的元素上的一系列标量的运算。
它实质上是在整数模2所组成的域，但是它扩展到了多项式域GF（2）[x]中。
为了构造一个域，需要使用一个能够不被任何一个具有相同底GF（2）的度数更小的多项式整除的多项式，在AES中选择了v （x）= x^8 + x^4 + x^3 + x + 1。
用整数存储时，它表示值0x11B。
域中的加法是一个简单异或（xor）操作。
乘法就是乘以其他的多项式。
一个单元a的乘法逆元是另一个单元b，使得ab模AES的多项式和多项式p(x)=1是同余的。
a(x)=0的逆是它本身。
二．AES对称加密算法实现过程
AES 算法是分组密码算法,它的输入分组、输出分组以及加/ 解密过程中的中间分组都是128比特。
（对称密码算法根据对明文消息加密方式的不同可分为两大类,即分组密码和流密码。
分组密码将消息分为固定长度的分组,输出的密文分组通常与输入的明文分组长度相同。
）
1、AES 的加密与解密框图如图所示
(1) 加密变换
设X是AES 的128 比特明文输入,Y是128 比特的密文输出,则AES 密文Y可以用下面的复合变换表示: Y= Ak(r + 1)·R·S·Akr·C·R·S·Ak(r21)·⋯·C·R·S·Ak1 (X)其中“·”表示复合运算。
这里Aki :表示对X 的一个变换Aki (X) = XÝ Ki (Ki 为第i 轮的子密钥,为比特串的异或运算) 。
S:S 盒置换。
即对每一个字节用S2Box 做一个置换。
S2Box 是一个给定的转换表。
R: 行置换。
C: 列置换。
s′(x) = a (x) á s (x)
这里á 是特殊的乘法运算
(2) 解密变换
解密变换是加密变换的逆变换。
2、AES（128bits密钥）加密解密流程如下图所示
若一个程序或者两个程序之间没有前后的依赖关系（即一个运算的输入与另一个运算的输出无关），则在具有多个处理器的条件下这些运算可以在同一时间段并行运行。
AES算法中的绝大多数运算都是基于state上进行的，而state可以表示为一个四行，Nb列的矩阵，算法的变换都是独立作用于state的字节、行或者列无关，所以可以将变换对state的运算分割成对state的每个字节、行或列的并行运算。
字节替换是独立作用在每个状态字节上的。
假设做一次S盒替换需要一个时间单位，串行模式下需要4Nb个时间单位，但在并行模式下这些S盒替代可以在一个时间单位内进行，并行模式速度是穿行模式速度的4Nb倍;位移变换是作用在独立的行上的，若对一行做一次移位操作占用一个单位时间，串行模式下需用3个单位时间，并行模式下只用一个单位时间，是串行模速度的3倍；列变换独立作用在state 的每一列上，若对一列做一次需一个单位时间，速度是串行模式的Nb倍；密钥系统是作用在每个独立字节上的，若对一个字节进行操作需用一个单位时间，则在串行模式下密钥变换需要4Nb个单位时间，并行模式下只需要一个单位时间，速度是串行模式的4Nb倍。
六．分析与总结
AES算法流程主要有三个大的模块，即密钥扩展模块、加密模块和解密模块。
密钥扩展模块由产生加密密钥的模块和解密密钥的模块组成；加、解密模块均由AddRoundkey模块、轮函数模块、FinalRound变换模块组成，其中最重要的是轮函数模块，它是AES算法的核心模块。
通过这次课程设计，更加清晰的了解了AES算法，同时也熟悉了C++编程，由于是和同学合作完成，使用C++的封装性很重要，一个好的类既安全又代码效率高，可以减少大量重复的劳动，所以这次也算C++的练习吧。
不过这次课设还是存在不足的，比如加密结果是乱码，这一问题尚未解决，有待进一步学习。
2012.06.20。