实验2-移位密码分析实验

云南大学软件学院实验报告
课程：信息安全学实验学期：2016-2017学年第二学期任课教师：金鑫
专业：学号：姓名：成绩：
实验2－移位密码分析实验
一、实验目的
通过编程实现使用频度分析法破解凯撒密码的程序。

并通过下面两段密文解密验证。

已知，拦截到下列两段密文，使用的是移位密码，利用频度攻击分别找出其明文：
1、XLILSYWIMWRSAJSVWEPIJSVJSYVQMPPMSRHSPPEVWMXMWASVXLQSVILYVVCFIJSVIXLIWIP
PIVVIGIMZIWQSVISJJIVW
2、XULTPAAJCXITLTLXAARPJHTIWTGXKTGHIDHIPXCIWTVGTPILPITGHLXIWIWTXGQADDS
二、实验要求
1、写出凯撒密码的频度分析原理
2、程序设计流程说明，提交源代码及详细注释
3、用截图描述实验过程和结果
4、提示：可将密文保存为文件，对该密文文件进行破解
可假设该文件中只有26个英文字母；或者考虑文件里包含标准ASCII码表中
的128个任意字符
三、实验原理
ASCII 码字符出现，都有一定的频率，出现较高频率的两个字符是‘ '(空格) '和'e'，而它们的ASCII码分别是32和101，差值是69。

凯撒密码利用的是单表替换的一种简单加密算法，所以' ' 和'e'，在解密后，依然会保持相同的ASCII 码差值——69。

|c1 - c2| = |'e' - ' '| = |101 - 32| = 69，故|m1 - m2| = | ((c1 + k) mod 256)-((c2 + k) mod 256)| = |c1 - c2| = |'e' - ' '| = 69这样可以得到破解凯撒密码的原理了，我们统计一片经过凯撒加密的密文字符信息，在出现频率较高的字符里面寻找差值是69 的 2 个字符，这两个必定是' ' 和'e' 字符的加密字符，计算偏移量（既密钥key ），通过解密运算，还原出明文。

四、函数接口
1、int analyze(char *s);//分析频率计算出密钥
实现功能：把密文中每一个字母进行频率分析，得到频率最高那个字母，并由此计算出密钥k。

2、void decypt(char *s, int k);//解密出明文
实现功能：把密文中每个字符往前推k位，从而实现对替代密文的解密操作，打印出明文。

五、实验代码
#include<stdio.h>
#include<stdlib.h>
#include<string.h>
int analyze(char*s);//分析频率计算出密钥
void decypt(char*s,int k);//解密出明文
int main()
{
char s[100];
char filename[100];
FILE*fp;
printf("please input the text of encryption: ");//输入要打开的文件名
gets(filename);
fp=fopen(filename,"r");//得到文件中的密文
fgets(s,100,fp);//把密文放到s[100]中
printf("the encryoted text is\n%s\n",s);
int k=analyze(s);
decypt(s,k);
return0;
}
int analyze(char*s)
{
int alphabet[26]={0};
int i=0,max,pos,k;
char d;
while(s[i]!='\0')//计算文件中每个英文字母出现的次数{
for(i=0;s[i];i++)
{
if(s[i]<'a')
alphabet[s[i]-'A']++;
else
alphabet[s[i]-'a'];
}
}
max=alphabet[0];
for(i=0;i<26;i++)
{
if(alphabet[i]>=max)
{
max=alphabet[i];
pos=i;
}
}
d=(char)(pos+65);//输出频率最高的那个字母
k=(int)(d-'E');//计算出密钥并把把字符转化为ascii码表里的值（通过出现频率最高的字符减频率最高的e）
printf("the alphabet that appear most frequently in front is %c appears %d
times\n",d,max);//输入出现次数最多的字母
printf("congratulation！you get the key %d\n",k);//得到密钥
return k;
}
void decypt(char*s,int k)
{
int i=0,n,m,j;
printf("the decypted text is \n");
m=strlen(s);
for(i=0;i<m;i++)//利用密钥进行解密
{
n=(int)(s[i]);
if(n>64&&n<91)//65-90对应ascii码表里的大写字母
{
n=(n-65-k)%26;//对密文中的字符一个一个进行转换
if(n<0)
n=26+n;
j=(char)(n+97);//转换出小写的明文（97是ascii码表里小写字母a）
printf("%c",j);
}
}
printf("\n");
}。