1、1实验一 古典密码学若干算法实验名称：古典密码学若干算法 实验类型: 验证性实验学 时：4适用对象: 信息安全专业、计算机网络一、实验目的 学习常见的古典密码学算法，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，并学习到经典密码学算法中常见的一些方法和策略。二、实验要求 (1) 实现移位密码；(2) 实现替换密码；(3) 实现 Vigenere 密码(选做)；(4) 实现置换密码(换位密码)；(5) 对每一种密码，编写加密字符串和加密文件的两种算法并进行实验。(5) 撰写规范的实验报告。三、实验原理古典密码算法曾被广泛应用，大都比较简单，可使用手工
2、和机械操作来实现加密和解密。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。下面以两种常见的具有代表性的古典密码算法，以帮助读者对密码算法建立一个初步的印象。(1) 替代密码替代密码的原理是使用替代法进行加密，就是将明文由其它的字母、数字或符合所代替后形成密文。这里每个明文字母对应的密文字母可能是一个，也可能是多个。接收者对密文进行逆向替换即可得到明文。替代密码典型的表现形式有： 1）单表代替即简单替代密码或者称为单字母代替，明文字母表中的一个字符对应密文字母表中的一个字符。这是所有加密中最简单的方法。 关键词加密法就是一种典型的单表代换方法。它通过下述两步来构造（生成对应关
3、系） 。这里以ASCII 码 -256 个字母表为例：(1) 选择一个关键词，如果该关键词有重复的字母，去除第一次出现之外的所有相同的字母。例如：2关键词为：“This is the Key.” 则使用：“This teKy.”。（2）将该关键词写在字母表的下方，并用字母表的其他字母按标准的顺序写余下的空间。例如：字母 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1112 255KEY T h i s t e K Y . 0 1 2 以下两个算法为根据关键词 theKey,来生成上面的加密密钥 KEY，然后对相应的数据进行加密。/ KeyEncrypt.cpp : 定义控制台应用程序的入口点
4、。/#include “malloc.h“#include “stdio.h“void GenKey(unsigned char Keyword/*关键词*/,int n,unsigned char KEY256)unsigned char *tmpKey=new unsigned charn;/*纯C语言，则为：unsigned char* tmpKey=malloc(n);*/int nKey=0;for(int i=0; i4 列、第 2 列-第 3 列， ，第列-第 1 列的顺序排列，则有下面的形式： viatfenbgsctk从而得到密文：kttaacsgebineftaiv解密密钥
5、是上面给出的 Key 的逆转换，对上面的密文再次实施换位处理即可。四、实验所需设备运行 Windows 操作系统的 PC 机，具有 Microsoft Visual C+、Borland C+ Builder 等 C+编译环境。五、实验方法及步骤 6(1) 在 256 个 ASCII 编码上面，实现移位密码(密钥为一个 1-255 之间的一个整数)；(2) 实现替换密码；注意:若对全部 ASCII 字符串信息进行加解密，其每一个密钥 Key 为 0255 的一个全排列，程序应负责为加密算法生成一个加密密钥，试编写这个算法。(3) 实现 Vigenere 密码，对用户输入的任何一个以字符串表示的
6、密钥,用 Vigenere 密码算法对信息进行加解密；(4) 实现置换密码(换位密码)，对给定的分组长度（如 n 个字符一组，就应产生 1n 的一个全排列）进行加解密；这里在对文件进行加密的时候，需要考虑文件的长度不是 n 的倍数时的处理问题。六、思考题 (1) 对于移位密码，采用穷举法能否破解,若采用仿射变换 呢？baxymod(2) 对于单表代替密码体系，历史上曾用频率分析法进行破解。我们所编写的程序往是对256个ASCII编码进行变换，其处理的信息不一定都是可读的文本信息。在这种情况下，采用频率密码分析法是否还适用？(3) 对于分组长度为n的换位密码，采用多次置换加密，你认为是否能够提高加密的强度？(4) 阅读一些其它参考文献，了解历史上常见的古典加密算法。这些加密方法对现代密码算法有何启示？
