计算机密码学实验1

计算机密码学实验1

实验1古典密码学一、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。二、实验原理古典密码算法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。下面主要讲两种常见的具有代表性的古典密码算法。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他字符替代后形成密文。例如：明文字母a,b,c,d,用d,e,f,g作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。以单表替代密码——恺撒密码为例。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）modn，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。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定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的字母，从而形成密文。例如，明文为attackbeingsat\nfive，密钥为cipher，将明文按照每行6个字母的形成排在矩阵中，形成如下形式：attackbeginsatfive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：根据上面的置换，将原有矩阵中字母按照第1，4，5，3，2，6列的顺序排列，则有下面的形式：aacttkbingesaivfte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。一、实验环境运行Windows或者Linux操作系统的PC机，具有gcc（Linux）、VC（Windows）等C语言编译环境。二、实验内容和步骤（1）自己创建明文信息，并选择一个密钥，编写替代密码算法的实现程序，实现加密和解密操作；（2）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