古典密码替代置换密码.docx

发布时间：2022-06-08 发布人：admin 分类：说明书资料大小：0.07M 资料格式：docx 举报版权申诉

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实验 1－古典密码算法一、实验目的通过编程实现替代密码算法和置换密码算法，加深对古典密码体系的了解，为以后深入学习密码学奠定基础。二、实验原理古典密码算法曾被广泛应用，大都比较简单。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。其中替代密码和置换密码是具有代表性的两种古典密码算法。 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 做对应替换后形成密文。最早的替代密码是由 Julius Caesar 发明的 Caesar （恺撒）密码，又叫循环移位密码。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，计算过程如下：解密算法是：m = D(L) =（L-k）mod 26 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，然后又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 attack begins at five ，密钥为 cipher ，将明文按照每行 6 个字母的形式排在矩阵中，形成如下形式： t a b e a t t g f a i i c n v k s e 根据密钥 cipher 中各字母在字母表中出现的先后顺序，得到给定的一个置换： f = 1 4 5 3 2 6 因此有：密钥： 1 4 明文： a t b e a t 5 t g f 3 a i i 2 c n v 6 k s e 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、则有下面的形式： a a b i a i t e t 从而得到密文：aacttkbingesaivfte 其解密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 k s e c n v t g f 密钥给出的矩阵置换产生新的矩阵，从而恢复明文。三、实验环境 PC 机，C 或 C++编译环境四、实验内容和步骤 1、根据实验原理部分对替代密码算法的介绍，同时查找和学习相关知识，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、根据实验原理部分对置换密码算法的介绍，同时查找和学习相关知识，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。五、算法设计 1、替代密码 2、置换密码六、程序流程图

七、测试结果截图图 1 替代密码测试结果

八、总结体会图 2 置换密码测试结果 1、很久没有用到 C 语言了，这次再用 C 编写程序，有些生疏。写的代码不多，编译的时候却会出现很多的错误。而且本次实验对字符，字符串，一维，二维数组用的比较多，在使用的过程中经常需要查阅书籍才能保证程序不会出错。 2、代码写好后我有将自己的代码给同学看，同学对我的程序的风格提出了几点很好的建议：第一个，最重要的，写程序不要用 goto，那些标号会大大降低程序的可读性；第二个， define 后面声明的常量最好全部大写，这样变量和常量就一目了然了；第三个，声明变量的时候别偷懒，用 a 啊，b 啊这样一个字母的，写程序最重要的就是自己思路要清晰，特别是大的工程，变量名太短了有时候写着写着自己都想不起来那个变量是干什么的。密钥就用 key，矩阵就用 matrix。九、回答问题：试分析两种密码算法的安全性。替代密码算法的安全性低于置换密码算法的安全性。替代密码是将字母的顺序循环的移位，想要破解并不难。最多只需要尝试 25 次，就可以把原文解密出来了。而置换密码算法比较复杂，密钥的改变，矩阵的行、列的大小的改变都会引起加密的方式的改变，想要破解会比较麻烦。所以安全性要高很多。十、程序代码

1、替代密码 #include #include #define n 26 #define k 4 int main() { start:char c1[100]; char c2[100]; int i,c,len; printf("please choose encode or deconde:1 for enconde,2 for decode,0 for exit\n"); scanf("%d",&c); if (c==1) { //encode pri1: printf("please input the string：\n"); scanf("%s",c1); len=strlen(c1); for(i=0;i96) c2[i]=(c1[i]+k-96) % n+96; else if (c1[i]<91&&c1[i]>64) c2[i]=(c1[i]+k-64) % n+64; else if(c1[i]==' ') c2[i]=c1[i]; else { printf("input error!please input again!"); goto pri1; } } printf("output the string :"); puts(c2); } else if(c==2) { //decode pri2:printf("please input the string：\n"); scanf("%s",c2); len=strlen(c2); for(i=0;i96) c1[i]=(c2[i]-k-96+n) % n+96; else if (c2[i]<91&&c2[i]>64)

c1[i]=(c2[i]-k-64+n) % n+64; else if(c2[i]==' ') c1[i]=c2[i]; else { printf("input error!please input again!"); goto pri2; } } printf("output the string:"); puts(c1); //退出 } else if(c==0) goto end; else printf("input error! please input again\n"); goto start; //输入错误，重新输入 end:return 0; } 2、置换密码 #include #include #define a 3 #define b 6 #define m a*b int main() { //宏定义数组的行数为 a+1 //宏定义数组的列数为 b+1 ,也是密钥的数组的长度 //宏定义存放待解密的数组的大小为 a*b char k[b]; char r[b]; char e[a][b]; char d[a][b]; char t,txt[m]; int c,f,i,j,o=0,len; int s[b],s2[b]; 数 //用于存放初始密钥字符串 //用于存放排序后的密钥字符串 //用于存放待加密的字符串 //用于存放待解密的字符串 //按照密钥字符出现的先后顺序对应存放二维数组的列 //输入密钥字符串,对密钥进行处理，得到密钥中各字母在字母表中出现的先后顺序 printf("输入密钥:"); gets(k); for(i=0;i

//冒泡排序，第一次比较出来的是最大的 for(j=0;jr[i+1]) { } t=r[i]; r[i]=r[i+1]; r[i+1]=t; for(i=0;ilen) e[i][j]=' '; else e[i][j]=txt[o]; o++; printf("%c",e[i][j]); } printf("\n"); } printf("输出密文:\n"); for(i=0;i

} else if(c==2) { //decode printf("输入密文:\n"); scanf("%s",txt); len=strlen(txt); printf("输出密文矩阵:\n"); o=0; for(i=0;ilen) e[i][j]=' '; else e[i][j]=txt[o]; o++; printf("%c",e[i][j]); } printf("\n"); } printf("输出明文:\n"); for(i=0;i

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