应用密码学实验指导书
应用密码学手册
应用密码学手册
应用密码学手册是一本关于密码学的指南，涵盖了密码学的基本概念、技术、算法以及密码学在应用中的实践指导。
这本手册旨在帮助读者理解密码学的原理和应用，以及如何在实际应用中使用密码学保护数据和通信安全。
手册内容包括对称加密、公钥加密、数字签名、消息认证码、哈希函数、随机数生成等密码学基础知识的详细介绍，以及密码学在网络安全、数据加密、身份认证等领域的应用案例和建议。
应用密码学手册通常包括以下主题：
1. 密码学基础知识：介绍密码学的基本概念、术语和原理，包括对称加密、公钥加密、数字签名、消息认证码、哈希函数等相关技术介绍。
2. 密码学算法：介绍常用的密码学算法，如AES、RSA、
DSA等，包括算法的原理、优缺点以及安全性评估等内容。
3. 密码学协议：介绍常用的密码学协议，如SSL/TLS、IPsec、SSH等，包括协议的原理、加密算法选择、安全配置以及常
见的安全风险和对策等知识。
4. 密码学应用实践：介绍密码学在实际应用中的具体实践，包括数据加密、身份认证、网络安全等领域的应用案例和最佳实践。
应用密码学手册对于密码学从业人员、安全工程师、开发人员、
网络管理员以及对密码学感兴趣的读者都是非常有价值的资源，可以帮助他们理解密码学的原理和应用，提升数据和通信的安全性。
《应用密码学》实验
《应用密码学》实验应用密码学实验实验名称应用密码学实验课程名称应用密码学课程号学院(系) 理学院数学系专业信息与计算科学班级信计1班学生姓名小曾学号成绩:一、实验目的1.熟悉密码学的相关知识2.练习将密码学理论知识与matlab编程结合起来二、实验内容1.设明文消息为china，试用凯撒密码对其进行加密，然后在进行解密。
2.ElGamal公钥密码算法设p=2579,a=2,a为模p 的本原元，用户B选择x=765作为自己的私钥。
用户A想要将消息m=1299传送给用户B 进行加密和解密运算3.移位操作设x为任意二进制数(1)x<<n表示x向左移n位，右边空出的n位用0填充;(2)x>>n表示x向右移n位，左边空出的n位用0填充;(3)设X是一个字(字长为ω)，0?n<ω是一个整数，定义X<<<n=(X<<n)?(X>>ω-n),即:<<<是ω为循环左移位操作。
4.DSA数字签名算法假设素数q=23,p=47,并取h=17,用户A选择了x=10作为自己签名的私钥和签名随机数k=19来对消息M进行签名，消息M的散列吗H(M)=15,计算消息M的签名以及签名验证。
三、实验原理1. 凯撒密码的原理:EEZZEmmkmMkK,,,，,,{:,()(mod26)|,}加密变换， 2626KDDZZDcckcCkK,,,,,,{:,()(mod26)|,} 解密变换， 2626KZ 解密后再把中的元素转换为英文字母 262.ElGamal公钥密码的原理:* (1)选取一个大素数p,是p的一个本原元。
随机生成整数x, a,Zpxy,amodp 计算以(p,a,y)作为公钥，x作为秘密密钥(2)加密:明文m<p选择一个整数k,2<=k<=p-2 计算 xc1,amodpkc2,m,ymodp密文以(c1,c2)发送给B(2)解密x,1 m,c2,(c1)modp3.移位操作设x为任意二进制数(1)x<<n表示x向左移n位，右边空出的n位用0填充; (2)x>>n表示x向右移n位，左边空出的n位用0填充; (3)设X是一个字(字长为ω)，0?n<ω是一个整数，定义X<<<n=(X<<n)?(X>>ω-n),即:<<<是ω为循环左移位操作。
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。
应用密码学手册
应用密码学手册摘要：1.应用密码学的概述2.应用密码学的重要性3.应用密码学的主要领域4.应用密码学的发展趋势5.我国在应用密码学领域的发展正文：【一、应用密码学的概述】应用密码学，顾名思义，是指将密码学应用于实际领域的一门学科。
密码学是研究加密和解密技术的学科，主要目的是保护信息的安全和完整。
在信息时代，应用密码学在保证网络安全、信息传输、数据存储等方面发挥着越来越重要的作用。
【二、应用密码学的重要性】随着互联网的普及和信息技术的发展，应用密码学在各个领域的应用越来越广泛。
金融、电子商务、政务、国防等领域都离不开密码学的保护。
应用密码学能够确保信息的机密性、完整性和可用性，是维护国家安全、保护公民隐私的重要技术手段。
【三、应用密码学的主要领域】应用密码学的领域非常广泛，主要包括以下几个方面：1.网络安全：应用密码学可以确保网络通信的安全，防止黑客攻击和数据泄露。
2.电子商务：应用密码学可以保证电子商务交易过程中的信息安全，保护消费者和商家的隐私。
3.政务领域：应用密码学可以确保政务信息的安全传输和存储，提高政府工作效率和公信力。
4.国防领域：应用密码学在军事通信、情报传递等方面具有重要作用，可以保障国家安全。
【四、应用密码学的发展趋势】随着量子计算机的出现和发展，现有的密码体制面临着被破解的风险。
因此，未来应用密码学的发展趋势将主要集中在以下几个方面：1.研究新型抗量子密码算法：为了应对量子计算机的威胁，研究新型抗量子密码算法成为当务之急。
2.提高密码算法的性能：在保证安全性的前提下，提高密码算法的性能，以满足日益增长的信息传输需求。
3.跨学科研究：将密码学与其他学科（如数学、物理、生物学等）相结合，寻求新的密码学理论和技术。
【五、我国在应用密码学领域的发展】我国在应用密码学领域取得了举世瞩目的成果。
政府高度重视密码学研究和应用，在政策扶持、资金投入、人才培养等方面做出了巨大努力。
我国密码学研究团队在多个领域取得了重要突破，为我国信息安全保障做出了巨大贡献。
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。
密码学应用与实践课程报告
//int *d=new int[];
int b[100],d[100];
d[0]=m;
for(i=0; d[i]!=0; i++)
{
b[i]=d[i]%2;
d[i+1]=d[i]/2;
}
int c=0,e=1;
for(int j=i; j>0 || j==0; j--)
}
if(y3==1)
{
while(y2<0)
y2=y2+n;
cout<<a<<"关于"<<n<<"的逆为"<<y2<<endl;
return 0;
}
else
a=a+1;
}
}
int mimo(int a,int m,int n)
{
int i;
//cout<<"请输入指数m和模数n:\n";
//cin>>m&gfc<<c;
}
fc<<endl;
break;
}
case 3:
{ control=0;
break;
}
}
}while(control==1);
fa.close();
fb.close();
fc.close();
return 0;
}
int witnesss(int n)
{
for(int a=4;a<20;a++)
密码学应用与实践课程实验报告
密码学07实验指导书
北京信息科技大学信息管理学院实验指导书实验名称：古典密码算法实验实验类别: 课程上机适用专业：信息安全适用班级：07261－07262授课教师：任亚唯一、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、实验要求学生用所学程序设计知识编写程序实现单表替代密码算法和置换密码算法，实现加解密操作，对给定的明文和密钥、密文进行验证。
并且自己创建明文信息，并选择一个密钥，生成密文信息。
三、实验内容和步骤编写程序实现以下两种密码算法： 1．替代密码单表替代密码，恺撒(caesar)密码，又叫循环移位密码。
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) 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。
2． 置换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列的形式排在矩阵中，形成如下形式： a t t a c k b e g i n s a t f i v e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：f = ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛623541654321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，则有下面形式： a a c t t k b i n g e s a i v f t e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。
应用密码学手册
应用密码学手册摘要：一、引言1.密码学的概念与历史2.密码学在信息时代的重要性二、密码学的基本概念1.加密和解密2.密钥与加密算法3.消息摘要与数字签名三、对称加密算法1.对称加密的基本原理2.常见的对称加密算法a.数据加密标准（DES）b.高级加密标准（AES）四、非对称加密算法1.非对称加密的基本原理2.常见的非对称加密算法a. Rivest-Shamir-Adleman (RSA)b.椭圆曲线密码（ECC）五、哈希函数与消息摘要1.哈希函数的基本原理2.常见的哈希函数a.安全散列算法（SHA-1, SHA-256）b.哈希现金（Hashcash）六、数字签名1.数字签名的基本原理2.常见的数字签名算法a.数字签名算法（DSA）b.环签名（Ring Signature）七、密码学应用案例1.电子邮件加密2.安全套接字层（SSL）与传输层安全（TLS）3.比特币（Bitcoin）加密技术八、密码学的发展趋势与挑战1.量子计算机对密码学的影响2.密码学在新兴领域的应用3.我国密码学研究的进展与贡献正文：一、引言随着信息技术的飞速发展，信息安全已成为人们关注的焦点。
密码学作为保障信息安全的核心技术，具有举足轻重的地位。
本文将介绍密码学的基本概念、常见加密算法、哈希函数与消息摘要、数字签名等内容，旨在帮助读者更好地理解与应用密码学。
二、密码学的基本概念密码学主要包括加密和解密两个过程。
加密是将明文信息转换为密文，使得未经授权的第三方无法理解；解密则是将密文还原为明文。
密钥是加密和解密过程中必不可少的参数，加密算法根据密钥的不同可以分为对称加密和非对称加密。
三、对称加密算法对称加密算法是指加密和解密过程中使用相同密钥的算法。
其中，数据加密标准（DES）和高级加密标准（AES）是最常见的对称加密算法。
DES 由于密钥长度较短，已被认为是不太安全的加密算法；而AES 凭借其强大的安全性，已成为目前最广泛应用的对称加密算法之一。
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W i n d o w s和交换网络结构实验工具V C++6.0和密码工具实验原理一．C a e s a r(恺撒)密码C a e s a r密码是传统的代替加密法，C a e s a r加密变换是：c=(m+k)m o d26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C a e s a r解密变换是： m=D(c)=(c– k)m o d26二．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。
例如当输入密钥词组：I L O V E M Y C O U N T R Y后，对应的置换表如下：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W i n d o w s系统环境。
一．手动完成C a e s a r密码（1）在实验原理部分我们已经了解了C a e s a r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：d a t a s e c u r i t y h a s e v o l v e d r a p i d l y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“C a e s a r密码”。
在明文输入区输入明文：d a t a s e c u r i t y h a s e v o l v e d r a p i d l y。
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．C a e s a r加密（1）进入“加密解密”｜“C a e s a r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。
密码学基础实验指导书
《密码学基础》实验指导
20 / 20 学年第学期
班级：
组号：
组长：
实验地点：
指导教师：
计算机科学与工程学院
2009年10月
实验目录
实验一、熟悉CAP4 (1)
实验二古典密码算法Playfair密码 (3)
实验三古典密码算法仿射密码 (5)
实验四古典密码算法Vigenère密码 (7)
实验五、对称密码算法DES (9)
实验六、对称密码算法IDEA (11)
实验七、对称密码算法AES (13)
实验八、非对称密码算法RSA (15)
实验九、数字签名算法DSS (17)
实验十、HASH算法MD5 (19)
实验一、熟悉CAP4
实验二古典密码算法Playfair密码
实验三古典密码算法仿射密码
实验四古典密码算法Vigenère密码
实验五、对称密码算法DES
实验六、对称密码算法IDEA
实验七、对称密码算法AES
实验八、非对称密码算法RSA
实验九、数字签名算法DSS
实验十、HASH算法MD5。
密码学应用与实践课程实验报告
密码学应用与实践课程实验报告实验1：实现DES密码体制2)子密钥的生成64比特的密钥生成16个48比特的子密钥。
其生成过程见图：3)解密DES的解密过程和DES的加密过程完全类似，只不过将16圈的子密钥序列K1，K2……K16的顺序倒过来。
即第一圈用第16个子密钥K16，第二圈用K15，其余类推。
第一圈：加密后的结果L=R15, R=L15⊕f(R15,K16)⊕f(R15,K16)=L15同理R15=L14⊕f(R14,K15), L15=R14。
同理类推：得L=R0, R=L0。
3.密钥生成（1）取得密钥从用户处取得一个64位(本文如未特指，均指二进制位))长的密码key ,去除64位密码中作为奇偶校验位的第8、16、24、32、40、48、56、64位,剩下的56位作为有效输入密钥.（2）等分密钥（3）密钥移位DES算法的密钥是经过16次迭代得到一组密钥的,把在1.1.2步中生成的A,B视为迭代的起始密钥. 比如在第1次迭代时密钥循环左移1位,第3次迭代时密钥循环左移2位. 第9次迭代时密钥循环左移1位,第14次迭代时密钥循环左移2位.第一次迭代:A(1) = ǿ(1) AB(1) = ǿ(1) B第i次迭代:A(i) = ǿ(i) A(i-1)B(i) = ǿ(i) B(i-1)（4）密钥的选取在（3）步中第i次迭代生成的两个28位长的密钥为把合并按照表4所示k的第一位为56位密钥的第14位，k的第2位为56位密钥的第17位，...，依此类推，k的最后一位最后一位是56位密钥的第32位。
生成与进行第i次迭代加密的数据进行按位异或的48位使用密钥:（5）迭代DES算法密钥生成需要进行16次迭代,在完成16次迭代前,循环执行（3）（4）步.最终形成16套加密密钥:key[0] , key[1] , key[2] ,…. key[14] , key[15] .4.数据的加密操作（1）取得数据把明文数据分成64位的数据块，不够64位的数据块以适当的方式补足。
现代密码学-实验指导书-2014版
《现代密码学》实验指导书实验一对称密码算法实验[实验目的]1.掌握密码学中经典的对称密码算法DES、AES、RC4的算法原理。
2.掌握DES、AES、RC4的算法流程和实现方法。
[实验预备]1.DES算法有什么特点？算法中的哪些结构保证了其混淆和扩散的特性？2.AES算法的基本原理和特点。
3.流密码RC4的密钥流生成以及S盒初始化过程。
[实验内容]1. 分析DES、AES、RC4的实现过程。
2. 用程序设计语言将算法过程编程实现。
3. 完成字符串数据的加密运算和解密运算输入明文：Idolikethisbook输入密钥：cryption[实验步骤]1. 预习DES、AES、RC4算法。
2. 写出算法流程，用程序设计语言将算法过程编程实现。
3. 输入指定的明文、密钥进行实验，验证结果。
4. 自己选择不同的输入，记录输出结果。
[问题讨论]1. 在DES算法中有哪些是弱密钥？哪些是半弱密钥？2. 改变明文或密钥中的一个比特值可能影响AES值中的多少比特？4.分析实验中在编辑、编译、运行等各环节中所出现的问题及解决方法。
实验二公钥密码算法实验[实验目的]1.掌握密码学中常用的公钥密码算法RSA、ECC的算法原理。
2.掌握RSA、ECC的算法流程和实现方法。
[实验预备]1.RSA和ECC密码系统所基于的数学难题是什么？2.RSA和ECC算法的基本原理。
3.公钥密码系统可以取代对称密码系统吗？4.RSA和ECC的实现过程。
[实验内容]1. 分析RSA、ECC的实现过程。
2. 用程序设计语言将算法过程编程实现3. 完成数据的加密运算和解密运算输入明文：security输入密钥：cryption对ASCII码进行加密和解密。
[实验步骤]1. 预习RSA、ECC算法。
2. 了解大素数的生成、大数的运算、公钥、私钥的生成。
3. 写出算法流程，用程序设计语言将算法过程编程实现。
4. 输入指定的明文和密钥进行实验，验证结果。
实验一密码与应用实验
实验一密码及应用实验一、实验目的用高级语言编制基本文本加解密程序。
二、实验学时4学时 10.1.10.224:19三、实验环境装有Windows 系统的计算机和相应的程序编程环境。
四、实验内容（1）替换加密技术①用凯撒密码实现数据加解密。
②用维吉耐尔加密法实现数据加解密。
③用Vernam加密法实现数据加解密。
④用异或性质实现数据加解密。
（2）置换加密技术①用栅栏置换加密技术实现数据加解密。
②用单轮分栏式置换加解密技术实现数据加解密。
（3）DES算法模型的实现。
（4）RSA算法模型的实现。
（5）用DES和RSA混合加密技术实现对数据的加解密。
五、实验步骤1.替换加密（1）凯撒加密基本原理在凯撒加密方法中，消息中每个字母换成在它后面三个字母的字母，例如，明文ATTACK AT FIVE变成了密文DWWDFNDWIL YH。
最后的三个字母反过来用最前面的字母替换，因此凯撒加密方法本质是循环替换，在这里密钥是数字3。
替换方法如表8-1所示：密文字母与明文字母不一定相隔三个字母，可以相隔任意多个字母，则可以提高破译的难度。
密钥是1－25中其中的任一个数字这就是改进的凯撒加密方法。
（2）维吉耐尔加密基本原理Vigenere（维吉耐尔）加密法是一种多码替换加密法，Vigenere密码就是把26个字母循环移位，排列在一起，形成26×26的方阵表，见表1.2所示。
表1.2 Vigenere表下面以Vigenere密码加密法为例说明多码替换加密法：以YOUR为密钥，用Vigenere密码加密法加密明文HOW AREYOU，则整个加密过程为：（1）密钥重复进行组合，直到跟明文长度（个数）相同，每个密钥字符将加密一个明文字符，即对应如下：P=HOW AREYOU （明文）K=YOURYOURY （密钥的重复组合）（2）加密，在Vigenere表中，以明文字母选择行，以密钥字母选择列，两者的交点就是加密生成的密码文字母，最终加密的结果为：E k(P)=FCQRPSSFS（3）解密：在Vigenere表中，以密钥字母选择列，从中找到密文字母，密文字母所在行的行名即为明文字母。
实验一 密码及应用实验
实验一密码及应用实验一、实验目的用高级语言编制基本文本加解密程序。
二、实验学时4学时 10.1.10.224:19三、实验环境装有Windows 系统的计算机和相应的程序编程环境。
四、实验内容（1）替换加密技术①用凯撒密码实现数据加解密。
②用维吉耐尔加密法实现数据加解密。
③用Vernam加密法实现数据加解密。
④用异或性质实现数据加解密。
（2）置换加密技术①用栅栏置换加密技术实现数据加解密。
②用单轮分栏式置换加解密技术实现数据加解密。
（3）DES算法模型的实现。
（4）RSA算法模型的实现。
（5）用DES和RSA混合加密技术实现对数据的加解密。
五、实验步骤1.替换加密（1）凯撒加密基本原理在凯撒加密方法中，消息中每个字母换成在它后面三个字母的字母，例如，明文ATTACK AT FIVE变成了密文DWWDFNDWIL YH。
最后的三个字母反过来用最前面的字母替换，因此凯撒加密方法本质是循环替换，在这里密钥是数字3。
替换方法如表8-1所示：密文字母与明文字母不一定相隔三个字母，可以相隔任意多个字母，则可以提高破译的难度。
密钥是1－25中其中的任一个数字这就是改进的凯撒加密方法。
（2）维吉耐尔加密基本原理Vigenere（维吉耐尔）加密法是一种多码替换加密法，Vigenere密码就是把26个字母循环移位，排列在一起，形成26×26的方阵表，见表1.2所示。
表1.2 Vigenere表下面以Vigenere密码加密法为例说明多码替换加密法：以YOUR为密钥，用Vigenere密码加密法加密明文HOW AREYOU，则整个加密过程为：（1）密钥重复进行组合，直到跟明文长度（个数）相同，每个密钥字符将加密一个明文字符，即对应如下：P=HOW AREYOU （明文）K=YOURYOURY （密钥的重复组合）（2）加密，在Vigenere表中，以明文字母选择行，以密钥字母选择列，两者的交点就是加密生成的密码文字母，最终加密的结果为：E k(P)=FCQRPSSFS（3）解密：在Vigenere表中，以密钥字母选择列，从中找到密文字母，密文字母所在行的行名即为明文字母。
应用密码学课程教学大纲
《应用密码学》课程教学大纲一、课程代码与名称课程代码：EI439001中文名称：应用密码学英文名称：Applied Cryptography二、课程概述及与相关课程关系随着通信网络及安全技术的发展，网络与信息的安全性等受到了人们的广泛关注。
密码技术作为信息安全的核心技术，为信息的保密性、完整性、可用性和可靠性等提供了实现的一种手段，在电子商务/电子政务、网络通信等方面的受到了高度重视。
密码学是计算机、通信、应用数学、软件工程等专业的交叉学科，本课程主要学习古典密码体制、对称密码体制、非对称密码体制、序列密码体制、消息摘要算法等基础密码理论及典型算法，以及它们在密钥管理、密码协议、数字签名、身份认证、电子商务、数字通信和工业网络控制等方面的应用。
图1应用密码学与其它课程关系图《应用密码学》课程与其他课程的关系如图1所示。
其中，《工程导论》、《面向对象程序设计》、《数据结构》和《信息安全数学基础》是《应用密码学》课程的前期课程，而具备《微积分Ⅰ》、《微积分Ⅱ》、《线性代数与空间解析几何》、《离散数学》、《概率论与数理统计》的知识，对于密码学算法的编程实现和理解是有帮助的。
通过本课程的学习，为进一步学习后续专业课程（如《信息安全理论与技术》、《信息对抗理论与技术》、《网络攻击与防御》、《灾难备份技术》、《信息隐藏与数字水印》、《系统加密与解密》和《安全系统整体解决方案设计》等课程）及在从事网络信息安全应用系统的设计与开发等实际工作奠定理论基础。
三、课程教学对象与教学目的适用专业：信息安全、信息对抗技术教学目的：（1）通过本课程的学习，学生能够掌握密码学的基本概念、古典密码体制、序列密码体制、对称密码体制和非对称密钥体制、消息摘要算法等基础密码理论及典型算法，以及它们在密钥管理、密码协议、数字签名、身份认证、电子商务、数字通信和工业网络控制等方面的应用；（2）通过本课程实验，进一步加深对密码算法及相关知识的理解与掌握；（3）本课程后期的《应用密码学》课程设计，在老师的指导下，以工程应用为背景，学生通过主动查找资料等，运用前期学过程序设计语言编程实现密码算法，进而完成加密/解密（可以实现对任意字符串和文件加密等功能）、消息摘要算法、数字签名、安全传输、安全存储、密钥共享等实用程序，进一步提高学生在实际项目中分析问题、解决问题和工程应用能力；（4）通过本课程的学习，主要完成如表1所示的指标。
密码学实验指导
密码学实验指导目录实验一凯撒密码算法实验 1 实验二维吉利亚密码算法实验 5 实验三普莱费尔密码算法实验 9 实验四 IDEA密码算法实验 17 实验五 BCH纠错编码算法任务书 27实验一凯撒密码算法实验1 实验目的通过实验熟练掌握凯撒密码算法，学会凯撒密码算法程序设计，提高C++程序设计能力。
2 实验学时：2实验类别：验证实验■综合性实验□设计性实验□3 实验环境软件环境Windows Xp/Windows 2000Visual c++/Turbo c++ 3.0硬件系统Pentium 4 3.0G 512MRAM 计算机等4 算法原理按照a～z依次对应0～25编码，变量K存放密钥－正整数。
变量M存放一明文字符ASCII码，变量C存放M中的数据经加密后得到的一密文字符的ASCII码。
加密算法：C≡（M+K）mod 26，如此继续下去，实现逐个字符进行加密。
5 实验步骤与内容1）编写程序2）编辑录入3）记录调试及进行情况4）程序结构说明文档5）程序使用说明文档6 思考密钥K的有效的最小取值范围7 实验总结与体会8 要求提交完整的实验报告9 参考程序代码#include <iostream>#include <string>using namespace std;//获取密钥函数getKey()int getKey(){int key;cout<<"请输入密钥：";cin>>key;return key;}//将明文中的字符全部转化为大写的函数change()void change(char s[]){int i;for(i=0;i<strlen(s);i++){if(s[i]>96&&s[i]<122)s[i] = s[i]-32;}}//判断输入的明文格式是否有误的函数getError()//有误则返回0，否则就返回1int getError(char s[]){int i,error;for(i=0;i<strlen(s);i++){if((s[i]>65&&s[i]<=82)||(s[i]>96&&s[i]<=122)){error = 1;}else {error = 0;break;}}return error;}//将明文转化为密文的函数getCodevoid getCode(char s[],char ss[],int key) {int i,j;cout<<"译出的密文:";for(i = 0;i<strlen(ss);i++){for(j = 0;j<26;j++){if(ss[i]==s[j]){cout<<s[(j+key)%26];}}}cout<<endl;;}void main(){char ss[26],incode[1000];int i,key,asc=65;for(i = 0;i<26;i++){ss[i] = asc++;}key = getKey();cout<<"请输入密文：\n";getchar('\n');gets(incode);if(getError(incode)==0){cout<<"您的输入有误!请重新输入!\n";exit(1);}change(incode);getCode(ss,incode,key);}实验二维吉利亚密码算法实验1 实验目的通过实验熟练掌握维吉利亚密码算法，学会维吉利亚密码算法程序设计，提高C++程序设计能力。
密码学课程实验指导书
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。
《密码学》实验大纲
课程编号：05212002课程名称：密码学课程性质：专业基础必修总学时：63（授课学时48，实验15）学分：3适用对象：信息安全专业、信息与计算科学专业、电子信息工程专业、计算机科学与技术专业、通信工程专业《密码学》实验教学大纲一、教育目标通过这些实验题目，使学生对于《密码学》课程教学的一些重要环节获得切实的感性认识，由此达到真正理解和领会的地步，并引导学生动手、动脑，使他们的有关实践能力与创新能力得以养成和提高。
二、教学说明1. 密码学实验是密码学教学的一个重要的辅助环节，是为加强学生对于有关理论和原理的感性认识和启发学生创造性思维而设计的；它的先修课程为《C语言程序设计》或《汇编语言程序设计》，学生必须在打好相应基础的前提下开展本课程。
2. 辅导教师必须深入学生之中，了解他（她）们的实际动手情况，尤其要通过实际检查，使每位学生切实学会使用有关程序语言的调试工具、切实领会有关程序编制的实质性要点和要求。
三、内容和基本要求实验一随机全排列生成程序及其应用开发(一)实验内容：1．编制生成0~n（n≤255）的一个全排列的程序，可选择下列两个方法之一或自行设计另外方法：方法1：从一个随机文件读取n+1字节数据d0, d1, L, d n。
由预先取定的一个0~n的全排列P（比如，可为0~n的自然排列）开始，依次对i=n, n-1, L,1，计算：j=d i-1+d i (mod i)交换P的第i项第j项（在此注意我们假定P从第0项开始）。
方法2：用一个随机函数产生m（m>n）字节数据d1, d2, L, d m。
对d1(mod (n+1)), d2(mod (n+1)), L, d m(mod (n+1))依次考察，把后面出现的与前相同者去掉；在最后剩下的数据中，把没有出现的0~n依序补写于后面。
2．对第一步生成随机全排列的程序，自己设计一种应用并予以实现。
(二)实验要求：1．程序须对不超过255的正整数n都容易生成0~n的一个全排列；2．对较小的n，抓图显示随机全排列生成程序的计算结果（附页），数据不能出现明显错误；3．每位同学设计的“一种对于随机全排列生成程序的应用”须有个性化特点、不与别人雷同。
实验任务计划表(应用密码学)(胡鸣)
2012－2013学年2学期
班级软件11001-11002人数622013年2月23日
课程名称
应用密码学
实验指导教师
胡鸣
对口实验室
数计学院阳光软件实验室
协助指导教师
实验计划学时
16
每台套人数
62
准备实验教师
开出实验项目
试验项目编码
实验项目名称
学时
实验性质
预计开出周次
演示
操作
综合设计型
1
2
√
√
16
院长（分管教学）：教研室主任：任课教师：
注：（1）本表一式二份，于开学第一周交教务处实践教学科。
（2）“实验项目名称”可参照“实验项目一览表”填写。
（3）开新课的老师需另填一张“实验项目登记表”。
实验1：古典密码算法的实现
2
√
5
2
实验2：DES密码算法的实现
2
√
7
3
实验3：AES密码算法的实现
2
√
9
4
实验4：RSA密码算法的实现（1）
2
√
11
5
实验5：RSA密码算法的实现（2）
2
√
13
6
实验6：数字签名系统的实现2√147
实验7：安全应用设计及实现
2
√
√
15
8
实验:8：安全应用机考以及文档提交
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《应用加密算法与认证技术》实验指导书
实验一加密模式（一）
[实验目的]
1.了解密码算法的分组链接模式。
2.掌握和理解ECB模式、CBC模式的结构和算法原理。
[实验内容]
1. 分析ECB模式和CBC模式的加密过程。
2. 用程序设计语言将算法过程编程实现。
3. 输入明文：I do like this book
加密算法E：异或⊕，密钥为cryption；
移位，密钥为5
两种填充模式：（1）0
（2）密文挪用
初始化向量IV：goodluck
用两种模式进行加密，输出相应的密文。
[实验步骤]
1. 预习ECB模式和CBC模式加密模式的算法。
2. 写出算法流程，用程序设计语言将算法过程编程实现。
3. 输入指定的明文、密钥或初始化向量，选择相应的填充模式，输出密文，验证结果。
4. 自己选择不同的输入，记录输出结果。
[问题讨论]
1. 总结两种加密模式的特点，错误扩散进行分析；
2. 分析实验中在编辑、编译、运行等各环节中所出现的问题及解决方法。
实验二加密模式（二）
[实验目的]
1.了解密码算法的分组链接模式。
2.掌握和理解CFB模式、OFB模式的结构和算法原理。
[实验内容]
1. 分析CFB模式和OFB模式的加密过程。
2. 用程序设计语言将算法过程编程实现。
3. 输入明文：I do like this book
加密算法E：异或⊕，密钥为cryption；
移位，密钥为5
两种填充模式：（1）0
（2）密文挪用
初始化向量IV：goodluck
输出反馈位数n：8或16
用两种模式进行加密，输出相应的密文。
[实验步骤]
1. 预习CFB模式和OFB模式加密模式的算法。
2. 写出算法流程，用程序设计语言将算法过程编程实现。
3. 输入指定的明文、密钥或初始化向量，选择相应的填充模式，输出密文，验证结果。
4. 自己选择不同的输入，记录输出结果。
[问题讨论]
1. 总结两种加密模式的特点，错误扩散进行分析；
2. 分析实验中在编辑、编译、运行等各环节中所出现的问题及解决方法。
实验三素性检测
[实验目的]
1.公钥密码算法需要素数，任何合理规模的网络也需要许多这样的素数，了解如何对产生的随机数进行素性检测的方法。
2.掌握和理解Solovag-Strassen算法、Lehmann算法和Rabin-Miller素性检测算法的原理。
[实验内容]
1. 分析Solovag-Strassen算法、Lehmann算法和Rabin-Miller算法的素性检测的原理与测试过程。
2. 写出算法流程，用程序设计语言将算法过程编程实现。
3. 对输入的随机数，选择素性检测算法进行素性检测。
[实验步骤]
1. 预习Solovag-Strassen算法、Lehmann算法和Rabin-Miller素性检测算法。
2. 用程序设计语言将算法过程编程实现。
3. 输入十位以上的随机数，分别用三个算法进行素性检测。
[问题讨论]
1. 总结三种素性检测算法的特点，比较他们的性能；
2. 分析实验中在编辑、编译、运行等各环节中所出现的问题及解决方法。
实验四序列密码
[实验目的]
1.掌握线性反馈移位寄存器LFSR生成随机序列的原理。
2.掌握和理解序列密码的加密过程。
[实验内容]
1. 分析n-位LFSR生成m=2n-1位长伪随即序列的算法过程。
2. 用程序设计语言将算法过程编程实现。
输入明文：I do like this book
加密算法E：yi=(x
i +k
i%m
)%26
密钥：32-LFSR的输出，初始值：good
本原多项式：x32+x7+x5+x3+x2+x+1
输出相应的密文。
[实验步骤]
1. 预习n-位LFSR和Vigenere加密算法的原理。
2. 写出算法流程，用程序设计语言将算法过程编程实现。
3. 输入指定的明文和抽头序列，输出密文，验证结果。
4. 自己选择不同的明文输入，选择不同本原多项式的抽头序列，记录输出结果。
[问题讨论]
1. 总结序列密码算法的特点；
2. 分析实验中在编辑、编译、运行等各环节中所出现的问题及解决方法。