实验一 古典密码-Vigernere算法实验-2017
L001001012-古典密码-维吉尼亚密码实验
软件描述
VC6.0
实验环境描述
1、学生机与实验室网络直连;
2、VPC1与实验室网络直连;
3、学生机与VPC1物理链路连通；
预备知识
人们在单一恺撒密码的基础上扩展出多表密码，称为“维吉尼亚”密码。它是由16世纪法国亨利三世王朝的布莱瑟·维吉尼亚发明的。维吉尼亚密码引入了“密钥”的概念，即根据密钥来决定用哪一行的密表来进行替换，以此来对抗字频统计。维吉尼亚密码的密钥空间大小为26m，所以即使m的值很小，使用穷尽密钥搜索方法也需要很长的时间。例如，当m=5时，密钥空间大小超过1.1*107，这样的密钥量已经超出了使用手算进行穷尽搜索的能力范验课题名称
L001001012-古典密码-维吉尼亚密码实验
实验目的与要求
维吉尼亚密码是古典密码中非常具有代表的例子。本实验要求用高级语言编写和调试一个简单的维吉尼亚密码实现及解密程序，通过本实验可以加深理解维吉尼亚密码原理。
实验环境
VPC1(虚拟PC）
Windows XP
VPC1连接要求
维吉尼亚密码引入了“密钥”的概念，即根据密钥来决定用哪一行的密表来进行替换，以此来对抗字频统计。假如以上面第一行代表明文字母，左面第一列代表密钥字母，对如下明文加密：
TO BE OR NOT TO BE THAT IS THE QUESTION
当选定RELATIONS作为密钥时，加密过程是：明文一个字母为T，第一个密钥字母为R，因此可以找到在R行中代替T的为K，依此类推，得出对应关系如下：
解密流程：
第一步：编号。将A-Z以编号0-25编号；
第二步：获取密钥。举例：wangyuhang；
第三步：密文处理。去掉所有空格；处理后：senxadvyyoikneqywvrekueyals；
实验一 古典密码算法
实验一古典密码算法1、目的使学生认识理解古典密码算法：凯撒密码算法，维吉尼亚密码算法。
2、环境PC 1 台、安装软件VC60、JBuilder8、Delphi7。
3、预备知识1．凯撒密码的过程：表1：字母编码表再用配对字母取代信息里的原始字母位移加密法(shift cipher)：模数计算。
E k(x)=(x+k)mod 26，D k(y)=(y –k)mod 26如：k=5;“hello world”加密为：mjqqt….2．维吉尼来密码维吉尼来方阵：（不区分大小写）数学表达式：=+C i P i K i[]([][])%26;验证：V[0，0]=0；V[25，25]=24V[13，12]=25解密：[]([][])%26;P i C i K i =-如：k=”BEST ”;“HELLO WORLD ”加密为：IIDE …. 4字符一组： hellOWOR LD BESTBEST BEST以第一行字母为列标，2行为行标（B ，H ）=I ； 解密： IIDE BEST ，明文字母是B 行字母为I 的列号H ，或B 列=I 的行H 。
4、方法和步骤（1）请根据算法的描述和你对算法过程的理解，选用一种编程语言C ，C++，Java,Pascal 来实现凯撒算法，用自己学号的最后起之3位数为密钥，加密自己姓名的全拼，将解密，将密文为结果写于实验报告上。
（2）请根据算法的描述和你对算法过程的理解，选用一种编程语言C，C++，Java,Pascal来实现维吉尼亚算法，用“best”为密钥，加密自己姓名的全拼，将解密，将密文为结果写于实验报告上.附参考源程序：Vigenere.cpp.pdf5、注意算法要实现加密过程和解密过程并对正确性设计验证途径。
古典算法加密实验报告
一、实验目的通过本次实验，掌握古典加密算法的基本原理和实现方法，加深对古典加密算法的理解，提高编程能力。
二、实验内容本次实验主要涉及以下古典加密算法：1. 仿射密码2. 单表代替密码3. 维吉尼亚密码三、实验原理1. 仿射密码仿射密码是一种单字母替换密码，其加密原理为将明文进行0~25字母编码，按照加密公式计算出密文对应位置的字母编码，最后从密文的字母编码还原出密文对应位置的字母。
解密原理与加密原理相反。
2. 单表代替密码单表代替密码的加密原理为利用代替表，将明文中的每个字符映射到密文。
解密原理为对代替表进行反向查找，由密文映射回明文。
3. 维吉尼亚密码维吉尼亚密码的加密原理为通过加密方程Ci = (pi k(i mod m)) mod 26，由明文得到密文。
解密原理为解密过程是加密过程的逆过程，通过解密方程pi = (Ci k(i mod m)) mod 26。
四、实验步骤1. 仿射密码（1）编写加密函数encrypt，输入明文和密钥a、b，输出密文。
（2）编写解密函数decrypt，输入密文和密钥a、b，输出明文。
（3）测试加密和解密函数，验证其正确性。
2. 单表代替密码（1）编写加密函数subencrypt，输入明文和代替表，输出密文。
（2）编写解密函数subdecrypt，输入密文和代替表，输出明文。
（3）测试加密和解密函数，验证其正确性。
3. 维吉尼亚密码（1）编写加密函数vigenereencrypt，输入明文和密钥，输出密文。
（2）编写解密函数vigeneredecrypt，输入密文和密钥，输出明文。
（3）测试加密和解密函数，验证其正确性。
五、实验结果与分析1. 仿射密码通过编写encrypt和解密函数，成功实现了仿射密码的加密和解密过程。
实验结果表明，加密和解密函数运行正常，能够正确转换明文和密文。
2. 单表代替密码通过编写subencrypt和解密函数，成功实现了单表代替密码的加密和解密过程。
维吉尼亚（Vigenere）密码算法（Javascript实现加密与解密）
维吉尼亚（Vigenere）密码算法（Javascript实现加密与解密） 传统加密技术对于当今的⽹络安全发挥不了⼤作⽤，但每⼀本讲述密码学的书的开头都会率先介绍它们，因为它们是密码学的基础，是密码学的历史。
Vigenere密码就是⼀种传统加密技术，它是多表代换密码，能够有效改进单表代换密码的词频分布特征问题。
详细介绍请参考密码学相关书籍。
⼏乎每⼀本密码学的书在讲述Vigenere密码的章节都会有这么⼀个《Vigenere代换表》⽤户讲解Vigenere密码机制：A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y ZB C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z AC D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A BD E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B CE F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C DF G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D EG H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E FH I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F GI J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G HJ K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H IK L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I JL M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J KM N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K LN O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L MO P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M NP Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N OQ R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O PR S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P QS T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q RT U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R SU V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S TV W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T UW X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U VX Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V WY Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W XZ A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y 加密过程很简单，就是给定密钥字母x和明⽂字母y，密⽂字母是位于x⾏和y列的那个字母。
实验一古典密码-Vigernere算法实验-2022
实验一古典密码-Vigernere算法实验-2022一、实验目的1、理解简单加密算法的原理；2、掌握Vigenere密码的原理，完成Vigenere密码加解密程序的编写；3、通过实验，加深对古典密码体制的了解，掌握对字符进行灵活处理的方法。
二、实验预习提示1、多表代换密码多表代换密码是指以一系列（两个以上）代换表一次对明文消息空间中的明文消息元素进行代换的加密方法。
如果代换序列为非周期的无限序列，即对每个明文字母都采用不同的代换表（或密钥）进行加密，则相应的密码称为一次一密钥密码。
一次一密钥密码是理论上唯一不可破译的密码，可称为是无条件安全的。
如果一个密码体制被称为是无条件安全的，即是指即便提供无穷的计算资源，密码分析者也无法攻破该密码体制。
如果一个密码体制被称为是计算安全的，则是指密码分析者根据可利用的资源无法攻破该密码体制。
由于一次一密钥密码需要的密钥量和明文消息长度相同，因而难以广泛使用。
为了减少密钥量，在实际应用中多采用周期多表代换密码，即代换表个数有限，重复地使用。
典型的多表代换密码包括维吉尼亚（Vigenere）密码、博福特（Beaufort）密码、滚动密钥（running-key）密码、弗纳姆（Vernam）密码和转轮（rotormachine）密码等。
2、Vigenere密码概述Vigenere密码译为维吉尼亚密码或维热纳尔密码，维吉尼亚密码曾多次被发明。
该方法最早记录在吉奥万巴蒂斯塔贝拉索（GiovanBattitaBellao）于1553年所著的书《吉奥万巴蒂斯塔贝拉索先生的密码》（意大利语：Lacifradel.Sig.GiovanBattitaBellao）中。
然而，后来在19世纪时被误传为是法国外交官布莱斯德维吉尼亚（BlaieDeVigenère）所创造，因此现在被称为“维吉尼亚密码”。
3、Vigenere密码Vigenere密码是使用一系列恺撒密码组成密码字母表的加密算法，属于多表密码的一种简单形式。
实验一古典加密算法的实现
凯撒密码映射表
明 A B C D E 文 密 D E F G H 文 F G H I J K L M I J K L M N O P
明 N O P Q R 文
S T U V W X Y Z
密 Q R S T U V W X Y Z撒密码的算法，对”Thisisanew term”进行加密 • 要求：（1）
要求
• 以密钥为：m＊n=3 ＊ 4，以及f= （（1234)(2413））对” ENGINEERING” 进行： • 要求：（1）
– 输入： ENGINEERING – 输出：（密文）
• （2）
– 输入：密文 – 输出： ENGINEERING
实验一 古典加密算法的实现
• 实验目的：
– 通过编程实现凯撒密码算法和矩阵换位密码算 法，加深对古典密码体制的了解。
• 实验原理：
– 古典加密算法的实验原理（详见下文ppt）
• 实验环境：
– 运行Windows操作系统的PC，TC编译环境
（1）凯撒密码加密算法
• 典型的单表代替密码是凯撒密码。 • 凯撒密码是最古老的代替密码，以英文26个字母 为例，它用D表示A，用E表示B，用F表示C，…， 用C表示Z，即：密文字母是明文字母后面的第三 个位置上的字母。这种映射关系表示为如下函数： • F（a）=（a十k）mod n • 其中：a表示明文字母，n为字符集中字母 个数，k=3为密钥。（移位密码、加法密码）
– 输入：Thisisanewterm – 输出：（密文）
• （2）
– 输入：密文 – 输出：Thisisanewterm
思考题:矩阵换位密码算法的实现
• 把明文中的字母按给定的顺序安排在一矩阵中，然 后用另一种顺序选出矩阵的字母来产生密文。 • 例：明文ENGINEERING按行排在3 × 4矩阵中，最 后一行不全用ABC…填充。 • E N G I 给置换f=((1234)(2413)) NIEG • N E E R ERNE • I NG A NAIG • 得到密文：NIEGERNENAIG • 密钥为：m＊n=3 ＊ 4，以及f= （（1234)(2413）） • 即：k=（m ＊ n，f）
现代密码学-古典密码-实验报告
现代密码学实验报告院系：理学院班级：信安二班姓名：学号：前言密码学（Cryptology）是研究秘密通信的原理和破译秘密信息的方法的一门学科。
密码学的基本技术就是对数据进行一组可逆的数学变换，使未授权者不能理解它的真实含义。
密码学包括密码编码学（Cryptography）和密码分析学（Cryptanalyst）两个既对立又统一的主要分支学科。
研究密码变化的规律并用之于编制密码以保护信息安全的科学，称为密码编码学。
研究密码变化的规律并用之于密码以获取信息情报的科学，称为密码分析学，也叫密码破译学。
密码学在信息安全中占有非常重要的地位，能够为信息安全提供关键理论与技术。
密码学是一门古老而深奥的学问，按其发展进程，经历了古典密码和现代密码学两个阶段。
现代密码学（Modern Cryptology）通常被归类为理论数学的一个分支学科，主要以可靠的数学方法和理论为基础，为保证信息的机密性、完整性、可认证性、可控性、不可抵赖性等提供关键理论与技术。
古典密码算法实验在密码编码体制中有两种基本也是古老的编码体制一直沿用至今，它们是代替密码和置换密码，其历史悠久并且是现代密码体制的基本组成部分，在密码学中占有重要地位。
古典密码是密码学发展的一个阶段，也是近代密码学产生的渊源，一般把Shannon 在1949 年发表“保密系统的通信理论”之前的时期称为古典密码时期。
尽管古典密码大多比较简单，一般可用手工或机械方式实现，且都可用统计分析方法破译，目前已很少采用。
但是，古典密码所采用的代替技术和置换技术仍然是现代分组密码算法设计的基础，了解它们的设计原理，有助于理解、设计和分析现代密码。
一、实验目的通过编程实现经典的代替密码算法和置换密码，包括移位密码、维吉尼亚密码、周期置换密码、列置换密码，加深对代替技术的了解，为现代分组密码实验奠定基础。
二、实验原理代替（Substitution）是古典密码中基本的处理技巧，就是将明文字母由其他字母表中的字母替换的一种方法。
实验一古典密码算法
实验一古典密码加密算法【实验目的】一般的密码学实验要求学习者编写实现加密法或分析工具的程序，但这势必要占用学习者较多的时间去调试程序，减少真正学习密码学的时间。
分析加密程序CAP是一款密码加密与分析的软件，包含了古典密码学和现代密码学常用的密码算法和分析工具。
学习者可以利用CAP更好地学习加密和密码分析技术，而不必花费大量的时间调试程序。
b5E2RGbCAP【实验目的】1、理解代替密码学加密过程；2、掌握置换密码学加密过程；3、自行设计恺撒密码<Caesar Cipher ）加密工具，并验证恺撒密码<Caesar Cipher ）加密过程；p1EanqFDPw4、掌握经典加密分析软件CAP的使用并验证古典密码加密算法；【实验环境】1、基于Windows的PC机一台；设计设计恺撒密码<Caesar Cipher ）加密工具时的软件环境根据学生自己选择的平台安装，本设计软件平台可以是C语言，Visual C++，Visual C#，Visual Basic均可，主要是实现恺撒密码<Caesar Cipher ）算法即可。
DXDiTa9E3d2、CAP加密与分析软件【实验内容】1、以C#平台为例说明恺撒密码<Caesar Cipher ）算法的实现。
程序主界面如图1所示：程序源码using System。
……(省略部分生成代码>namespace Encryption{publicpartialclassForm1 : Form{int key。
privatestring Encryption(int key,refstringInputString>RTCrpUDGiT{StringBuilder str = newStringBuilder(>。
char ch,chtemp。
int temp。
for(int i=0。
i<InputString.Length。
实验一 古典密码-Vigernere算法
int word_length = strlen(word);
int i, j, k;
for(i = 0; i < word_length; i++)
{
j = i % key_length;
if (word[i] >= 'a' && word[i] <= 'z')
{
k = word[i] - 'a';
k = (k + key[j] - 'A') % 26;
text[i] = k + 'a';
}
else if (word[i] >= 'A' && word[i] <= 'Z')
{
k = word[i] - 'A';
k = (k + key[j] - 'A') % 26;
Vigenere加密
图1Vigenere加密结果
2、Vigenere解密
图2Vigenere解密结果（输入正确密钥）
图3Vigenere解密结果（输入错误密钥）
四，实验中的问题及心得
示范源程序在DEV C++ 上运行时存在一个不足，就是选择输入错误时加密文件和秘钥输入后会提示输入错误，但不会在进行输入程序就结束了，所以我对代码进行部分调整，使选择输入错误时，继续输入字符串和秘钥，然后报错后可以重新选择输入。本次试验主要是要加深对古典密码体制的了解，掌握对字符进行灵活处理的方法。根据Vigenere密码的原理编写程序，对输入的符号串能够根据设置的密钥分别正确实现Vigenere加密和解密功能，由于长时间没有进行编程训练，一些以前掌握的编程技巧现在都不熟悉了，作为计算机专业的学生，还是要注意平时的训练，熟能生巧。
古典密码实验报告
实验报告一、实验室名称:SimpleSPC信息安全云实验系统二、实验项目名称:古典密码——置换密码三、实验学时:1学时四、实验原理:1) 算法原理a) 置换密码算法就是不改变明文字符,而就是按照某一规则重新排列消息中的比特或字符顺序,才而实现明文信息的加密。
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。
其解密过程就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,再根据密钥给出的矩阵置换产生新的矩阵,从而恢复明文。
b) 置换密码(Permutation Cipher),又称换位密码。
算法实施时,明文的字母保持相同,但顺序会被打乱。
置换只不过就是一个简单的换位,每个置换都可以用一个置换矩阵Ek来表示。
每个置换都有一个与之对应的逆置换Dk。
置换密码的特点就是仅有一个发送方与接受方知道的加密置换(用于加密)及对应的逆置换(用于解密)。
它就是对明文L长字母组中的字母位置进行重新排列,而每个字母本身并不改变。
c) 设n为一固定整数,P、C与K分别为明文空间、密文空间与密钥空间。
明/密文就是长度为n的字符序列,分别记为X(x1,x2,…,xn)属于P与Y(y1,y2,…,yn)属于C ,K就是定义在{1,2,…,n}的所有置换组成的集合。
对任何一个密钥(即一个置换),定义置换如下:加密置换为:解密置换为:上式中,就是的逆置换,密钥空间K的大小为n！2) 算法参数置换密码算法主要有c、m、k、n四个参数。
c为密文,m就是明文,k为密钥,n 为模数。
3) 算法流程算法流程。
如图所示五、实验目的:1）学习置换密码的原理2) 学习置换密码的算法实现六、实验内容:1、在虚拟机上运行置换密码、exe可执行文件,根据提示输入明文与密钥,同时检查输出的解密后的结果就是否与明文一致。
2、学习掌握置换密码的原理,并根据明文与密钥计算出对应的加密文,并与程序输出的结果进行比对,掌握其加密解密的过程。
现代密码学——古典密码算法(实验报告)
安全SnoWolF/百度B英俊制作课程名称现代密码学实验实验项目名称古典密码算法练习一 Caesar密码加密时每一个字母向前推移k位，例如当k=5时，置换表如表2所示。
表2 Caesar置换表于是对于明文：datasecurityhasevolvedrapidly经过加密后就可以得到密文：IFYFXJHZWNYDMFXJATQAJIWFUNIQD若令26个字母分别对应整数0～25，如表3所示。
表3 Caesar置换表则Caesar加密变换实际上是：c=(m+k)mod26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，也称为密钥。
很容易得到相应的Caesar解密变换是：m=D(c)=(c–k)mod26例如明文：datasecurity对应的数据序列：301901842201781924当k=5时经过加密变换得到密文序列：852452397252213243对应的密文为：IFYFXJHZWNYD【实验步骤】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Windows系统环境。
一．手动完成Caesar密码(1) 在实验原理部分我们已经了解了Caesar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：data security has evolved rapidly的密文： GDWD VHFXULWB KDV HYROYHG UDSLGOB 。
(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“Caesar密码”。
在明文输入区输入明文：data security has evolved rapidly。
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．Caesar加密(1) 进入“加密解密”｜“Caesar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。
Vigenere加密
实验报告表格例实验1（Vigenere算法）的源代码如下：#include<iostream>using namespace std;int tt(){chartable[27]={'a','b','c','d','e','f','g','h','i','j','k','l','m','n',' o','p','q','r','s','t','u','v','w','x','y','z'};int w,k,q;w=k=q=0;char miyao[10];//={'n','i','c','e','d','a','y'};cout<<"请输入密钥，且密钥的个数小于10个"<<endl;//for(int i=0;i<9;i++)//{cin>>miyao;//w++;char minwen[20],miwen[20];cout<<"请输入需要加密的明文，且明文的长度一次不能超过19个字母"<<endl;//for(int j=0;j<19;j++)cout<<"明文:";cin>>minwen;cout<<"输入的明文加密后的密文如下"<<endl;for(int p=0;minwen[p]!='\0';p++){if(miyao[q]=='\0'){q=0; k=((minwen[p]-97)+(miyao[q]-97))%26;//miwen[p]=table[k];cout<<table[k];}else{k=((minwen[p]-97)+(miyao[q]-97))%26;//miwen[p]=table[k];cout<<table[k];}q++;}cout<<endl;//加密完成，下面是解密的过程；cout<<"如果想解密请输入加密后的密文"<<endl; cout<<"密文:";cin>>miwen;cout<<"解密后的明文如下"<<endl;int t=0;for(int i=0;miwen[i]!='\0';i++){if(miyao[t]=='\0'){t=0;k=(((miwen[i]-97)+26)-(miyao[t]-97))%26;cout<<table[k];}else{k=(((miwen[i]-97)+26)-(miyao[t]-97))%26;cout<<table[k];}t++;}cout<<endl;//cout<<miwen<<endl;//cout<<minwen<<endl;return 0;}int main(){ tt();//char a[8];//for(int i=0;i<7;i++)//cin>>a;//for(int j=0;a[j]!='\0';j++)//cout<<a[j]<<endl;return 0;}实验过程如图所示：实验体会：本次实验是对Vigenere算法的设计，Vigenere算法的原理就是通过26个英文字母之间在密钥的限定下进行转换，而完成的加密。
古典密码的实验报告
古典密码的实验报告1. 引言古典密码是一种古老的加密技术，用于在信息传递过程中保护敏感信息的安全性。
它通过将明文转换成密文，从而使未经授权的个体无法理解信息的内容。
本实验旨在介绍几种常见的古典密码算法，并通过实验验证其加密和解密的过程。
2. 凯撒密码凯撒密码是最简单的古典密码之一，它通过将明文中的每个字母向前或向后移动固定的位置来加密信息。
例如，当移动的位置为3时，明文中的字母A将被替换为D，字母B将被替换为E，以此类推。
2.1 加密过程1.输入明文。
2.设置移动的位置。
3.对于明文中的每个字母，按照移动的位置将其替换为对应的字母。
4.得到密文。
2.2 解密过程1.输入密文。
2.设置移动的位置。
3.对于密文中的每个字母，按照移动的位置将其替换为对应的字母。
4.得到明文。
3. 维吉尼亚密码维吉尼亚密码是一种多表密码，它通过使用一系列凯撒密码表来加密信息。
每个表中的移动位置逐个递增，这样可以更好地混淆明文的结构。
3.1 加密过程1.输入明文。
2.输入密钥。
3.对于明文中的每个字母，找到对应的凯撒密码表。
4.根据对应的表和密钥，将明文中的字母替换为密文。
5.得到密文。
3.2 解密过程1.输入密文。
2.输入密钥。
3.对于密文中的每个字母，找到对应的凯撒密码表。
4.根据对应的表和密钥，将密文中的字母替换为明文。
5.得到明文。
4. 培根密码培根密码是古典密码中的另一种类型，它使用一系列相同长度的字母组成的密钥来加密信息。
明文中的每个字母都将被替换为对应密钥中的字母。
4.1 加密过程1.输入明文。
2.输入密钥。
3.对于明文中的每个字母，将其对应到密钥中的相应字母。
4.得到密文。
4.2 解密过程1.输入密文。
2.输入密钥。
3.对于密文中的每个字母，将其对应到密钥中的相应字母。
4.得到明文。
5. 实验结果与讨论在本实验中，我们使用了凯撒密码、维吉尼亚密码和培根密码进行加密和解密实验。
通过对不同算法的测试，我们发现：1.凯撒密码是最简单的古典密码之一，但由于移动位置的确定性，易受到频率分析等攻击方式的威胁。
实验1-古典密码算法
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：E(8) = (m+k ) mod n = (8+4 ) mod 26 = 12 = L 解密算法是：m = D(L) =（L-k）mod 262、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：a t t a c kb e g i n sa 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，得到给定的一个置换：f = 1 4 5 3 2 6因此有：密钥： 1 4 5 3 2 6明文： a t t a c kb e g i n sa t f i v 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 c t t kb i n g e sa i v f t e从而得到密文：abatgftetcnvaiikse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，再根据由密钥给出的矩阵置换产生新的矩阵，从而恢复明文。
古典密码实验报告
一、实验名称古典密码实验二、实验目的1. 了解古典密码的基本原理和分类。
2. 掌握几种常见的古典密码（如移位密码、凯撒密码、维吉尼亚密码等）的加密和解密方法。
3. 通过编程实现古典密码的加密和解密过程，加深对密码学基础知识的理解。
三、实验内容1. 移位密码2. 凯撒密码3. 维吉尼亚密码4. 暴力破解方法四、实验原理1. 移位密码：将明文字符按照一定的规律进行移位，实现加密。
解密时，将密文字符反向移位，还原明文。
2. 凯撒密码：将明文字符按照固定的偏移量进行移位，实现加密。
解密时，将密文字符反向移位，还原明文。
3. 维吉尼亚密码：利用密钥对明文字符进行加密。
加密时，根据密钥中的字符对应明文字符的偏移量，实现加密。
解密时，根据密钥中的字符对应密文字符的偏移量，实现解密。
4. 暴力破解方法：通过遍历所有可能的密钥，尝试解密密文，找到有意义的明文。
五、实验步骤1. 移位密码（1）创建一个字符串作为明文，例如：“Hello, World!”（2）定义移位量，例如：3（3）编写加密函数，将明文字符按照移位量进行移位，得到密文。
（4）编写解密函数，将密文字符反向移位，还原明文。
2. 凯撒密码（1）创建一个字符串作为明文，例如：“Hello, World!”（2）定义密钥，例如：3（3）编写加密函数，将明文字符按照密钥的偏移量进行移位，得到密文。
（4）编写解密函数，将密文字符反向移位，还原明文。
3. 维吉尼亚密码（1）创建一个字符串作为明文，例如：“Hello, World!”（2）定义密钥，例如：“key”（3）编写加密函数，根据密钥中的字符对应明文字符的偏移量，实现加密。
（4）编写解密函数，根据密钥中的字符对应密文字符的偏移量，实现解密。
4. 暴力破解方法（1）创建一个字符串作为密文，例如：“Khoor, Zruog!”（2）编写暴力破解函数，遍历所有可能的密钥，尝试解密密文。
（3）找到有意义的明文，即为破解成功。
古典密码的实验报告
一、实验目的1. 了解古典密码的基本原理和分类。
2. 掌握仿射密码、维吉尼亚密码和单表密码的加解密过程。
3. 熟悉古典密码的攻击方法，提高密码学素养。
二、实验内容1. 仿射密码（1）原理：仿射密码是一种单表代换密码，其加密和解密过程均采用一个密钥a 和b。
其中，a与26互素，b是任意整数。
加密公式为：C = (aP + b) mod 26，解密公式为：P = a^(-1)(C - b) mod 26。
（2）实现过程：① 随机生成满足条件的密钥a和b。
② 使用加密公式对明文进行加密。
③ 使用解密公式对密文进行解密。
2. 维吉尼亚密码（1）原理：维吉尼亚密码是一种多表替代密码，使用多个凯撒密码字母表对明文进行替代。
加密和解密过程都涉及到密钥，密钥的长度与明文长度相同。
（2）实现过程：① 选择一个密钥，生成对应的凯撒密码字母表。
② 按照密钥的顺序，依次对明文中的每个字母进行替代。
③ 解密过程与加密过程相反。
3. 单表密码（1）原理：单表密码是一种简单的代换密码，将明文中的每个字母映射到密文中的另一个字母。
（2）实现过程：① 创建一个代替表，将明文中的每个字母映射到密文中的另一个字母。
② 按照代替表对明文进行加密。
③ 解密过程与加密过程相反。
三、实验结果与分析1. 仿射密码实验结果通过实验，我们成功实现了仿射密码的加密和解密过程。
加密过程生成的密文在解密过程中能够正确还原成明文。
2. 维吉尼亚密码实验结果实验结果表明，维吉尼亚密码的加密和解密过程同样成功。
密钥的长度与明文长度相同，加密效果较好。
3. 单表密码实验结果单表密码的实验结果同样令人满意。
通过创建代替表，我们能够将明文正确映射到密文，解密过程也能成功还原明文。
四、实验结论1. 古典密码的基本原理和分类已经掌握。
2. 仿射密码、维吉尼亚密码和单表密码的加解密过程已经熟练掌握。
3. 古典密码的攻击方法有所了解，为以后学习现代密码学奠定了基础。
五、实验心得通过本次实验，我对古典密码有了更深入的了解。
古典密码1
定义：如果a (x )·b (x )=1 mod p (x )，称a (x )是b (x )的乘法逆元乘法逆元记为1()()mod ()b x a x p x −=古典密码•古典密码对于今天来说，是极不安全的，是极易破解的，但其基本方法仍然是近、现代密码学的基础。
•古典密码运用的两种基本技术：–代换法：将明文字母替换成其他字母、数字或符号–置换法：明文的字母保持相同，但顺序被打乱1. 代换密码–通常建立一个替换表．加密时将需要加密的明文依次通过查表，替换为相应的字符，即密文。
–代换密码可以分为两类：¾单表代换对明文消息中出现的同一个字母．在加密时都用同一个固定的字母来代换。
如，移位密码、仿射密码¾多表代换明文消息中出现的同一个字母，在加密时不是完全被同一个固定的字母代换，而是根据其出现的位置次序，用不同的字母代换。
如，维吉利亚密码、P1ayfair密码。
如，明文: hello密文: YATTR 明文: hello密文: ABNZF←可能是单表代换←不是单表代换()()mod k c E m m k q ==+加密变换:{0,1,2,,1}q q =−]"选定常数q 和k （密钥）()()mod k m D c c k q==−解密变换：明文空间=密文空间=1）加法密码：(1) 单表代换密码2）移位密码()()mod 26k c E m m k ==+加密变换:26{0,1,2,,25}=]"()()mod 26k m D c c k ==−解密变换：明文空间=密文空间=移位密码的一个典型代表就是Caesar 密码．它是移位密码当k ＝3时的特例, 密钥k英文字母被编码为该字母的序号英文a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y Z 数字0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24253()(3)(mod 26),025c E m m m ==+≤≤加密变换：解密变换：3()(3)(mod 26),025m D c c c ==−≤≤3) Caesar 密码(恺撒密码)——是加法密码其密钥k =3定义如下变换a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C例. 设明文消息为：I am mine ，试用恺撒密码对其进行加密，然后再进行解密。
实验一 古典密码Vigenere 实验报告
实验环境
实验 内容
1、根据实验原理部分对 Vigenere 密码算法的介绍，编写 Vigenere 加密算法的实现 程序，要求：用户从键盘输入密钥 k 和任意的明文信息，输出相应的密文。
2、针对以上加密程序段，编程实现解密。要求：解密的对象就是上一程序段的输 出结果。 要求： 上述密码算法的实现程序命名为 vigenere.c， 分别提供加、 解密函数： encrypt( ) 和 decrypt( ) 。
实验名称
古典密码算法
通过编程实现 Vigenere 密码的加、解密算法，加深对古典密码体制的了解，为
实验目的 深入学习密码学奠定基础。
Vigenere 体制是 1586 年由法国密码学家 Blaise de Vigenere 发明的多表简单加法 密码。 设明文 m = m1 m2 L mn ，密钥
k = k1 k 2 L k n ,
则密文
c = E k (m) = c1 c 2 L c n
实验原理
其中ci = (mi + k i )mod26, i = 1,2,L, n.
当密钥的长度比明文短时，密钥可以周期性的重复使用，直至完成文中 每个字母的加密。
运行 Windows 操作系统的 PC 机，具有 VC++ 6.0 语言编译环境。
实 验 过 程
实验 结果 示例
实验 心得
学号姓名班级时间成绩实验名称古典密码算法实验目的通过编程实现vigenere密码的加解密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
陕西师范大学数学与信息科学学院 信 息 安 全 实 验 报 告
学号________姓名 姓名________ 班级 班级________ 时间 时间________ 成绩 成绩_______ 学号 姓名
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实验一古典密码-Vigenere算法
一、实验目的
1、理解简单加密算法的原理；
2、掌握Vigenere密码的原理，完成Vigenere密码加解密程序的编写；
3、通过实验，加深对古典密码体制的了解，掌握对字符进行灵活处理的方法。
二、实验预习提示
1、多表代换密码
多表代换密码是指以一系列（两个以上）代换表一次对明文消息空间中的明文消息元素进行代换的加密方法。
如果代换序列为非周期的无限序列，即对每个明文字母都采用不同的代换表（或密钥）进行加密，则相应的密码称为一次一密钥密码。
一次一密钥密码是理论上唯一不可破译的密码，可称为是无条件安全的。
如果一个密码体制被称为是无条件安全的，即是指即便提供无穷的计算资源，密码分析者也无法攻破该密码体制。
如果一个密码体制被称为是计算安全的，则是指密码分析者根据可利用的资源无法攻破该密码体制。
由于一次一密钥密码需要的密钥量和明文消息长度相同，因而难以广泛使用。
为了减少密钥量，在实际应用中多采用周期多表代换密码，即代换表个数有限，重复地使用。
典型的多表代换密码包括维吉尼亚（Vigenere）密码、博福特（Beaufort）密码、滚动密钥（running-key）密码、弗纳姆（Vernam）密码和转轮（rotor machine）密码等。
2、Vigenere密码概述
Vigenere密码译为维吉尼亚密码或维热纳尔密码，维吉尼亚密码曾多次被发明。
该方法最早记录在吉奥万•巴蒂斯塔•贝拉索（Giovan Battista Bellaso）于1553年所著的书《吉奥万•巴蒂斯塔•贝拉索先生的密码》（意大利语：La cifra del. Sig. Giovan Battista Bellaso）中。
然而，后来在19世纪时被误传为是法国外交官布莱斯•德•维吉尼亚（Blaise De Vigenère）所创造，因此现在被称为“维吉尼亚密码”。
3、Vigenere密码
Vigenere密码是使用一系列恺撒密码组成密码字母表的加密算法，属于多表密码的一种简单形式。
在一个恺撒密码中，字母表中的每一字母都会作一定的偏移，而Vigenere密码则是由一些偏移量不同的恺撒密码组成。
为了生成密码，需要使用表格法。
这一表格包括了26行字母表，每一行都由前一行向左偏移一位得到，相当于将26个恺撒密表合成一个，如表 2.2.1所示。
具体使用哪一行字母表进行编译是基于密钥进行的，在过程中会不断地变换。
表2.2.1 维吉尼亚密码表
例如，假设明文为：
ATTACKATDAWN
选择某一关键词并重复而得到密钥，如关键词为LEMON时，密钥为：
LEMONLEMONLE
对于明文的第一个字母A，对应密钥的第一个字母L，于是使用表格中L行字母表进行加密，得到密文第一个字母L。
类似地，明文第二个字母为T，在表格中使用对应的E行进行加密，得到密文第二个字母X。
以此类推，可以得到：
明文：ATTACKATDAWN
密钥：LEMONLEMONLE
密文：LXFOPVEFRNHR
解密的过程则与加密相反。
例如：根据密钥第一个字母L所对应的L行字母表，发现密文第一个字母L位于A列，因而明文第一个字母为A。
密钥第二个字母E对应E行字母表，而密文第二个字母X位于此行T列，因而明文第二个字母为T。
以此类推便可得到明文。
Vigenere密码是一种以移位代换为基础的周期代换密码，其加密变换为：
E ki(m i) = m i + k i = c i mod N
解密变换为：
D ki(c i) = c i - k i = m i mod N
其中，k i∈K是密钥，m i∈M是明文，c i∈C是密文，N为明文字母表的长度。
可见，Vigenere密码与实验一中的单表移位密码的区别仅仅在于：单表移位密码中的位移量k是一个固定的常数；而Vigenere密码中的k i是变化的，字母的位置不同，则所采用的位移量也不同。
本实验通过编写一个简单的Vigenere密码加密和解密程序，了解加密和解密内部的过程和相关概念，更加深入地了解其原理，掌握Vigenere算法。
三、实验过程和指导
（一）实验要求
根据Vigenere密码的原理编写程序，对输入的符号串能够根据设置的密钥分别正确实现Vigenere加密和解密功能。
（二）实验准备
1、阅读教材有关章节，理解简单加密算法的原理，掌握Vigenere密码的原理。
2、初步编制好程序。
3、准备好多组测试数据。
（三）上机实验
将编写好的源代码输入计算机并进行调试分析，发现错误，再修改完善，最终实现实验所要求的功能。
（四）程序思路（仅供参考）
首先获取要加密或解密的内容以及使用的密钥，由于Vigenere密码是由一些偏移量不同的恺撒密码组成，因此需要将待加密或解密的内容中每个字符取出，然后针对每个字符分别加以移位处理。
主要步骤如下：
1、读取要加密或解密的字符串以及使用的密钥
为简单起见，程序中可通过命令行输入要加密或解密的字符串，以及加密和解密所使用的密钥。
2、取出要加密或解密的字符串中的每个字符
取出每个字符，准备分别加以移位。
3、对每个字符进行移位处理
由于Vigenere密码是由一些偏移量不同的恺撒密码所组成的，因此与恺撒密码类似，在移位后可能发生超界，需要对出现超界的情况进行处理。
此外，由于大写字母和小写字母判断是否超界的依据不同，因此程序中应将字符分为大写和小写分别处理。
（五）注意事项
1、模块化设计：将程序分成合理的多个模块（函数），每个模块做具体的同一事情。
具体到本实验，可分别编写两个函数，分别实现Vigenere加密和解密功能；
2、注意养成良好的编程风格，如空行的使用、注释的使用、缩进的使用等。
（六）分析与思考
在完成Vigenere加密和解密基本功能的基础上，进一步扩展程序功能，实现对文件的Vigenere加密和解密功能。
四、实验提交材料
1、程序源代码；
2、测试数据；
Vigenere加密和解密的实验测试数据，解密测试数据包括输入密钥正确时正确解密所得到的原始明文信息，以及输入密钥错误时解密所得到的相关明文信息。
3、实验报告。
实验报告应包括以下内容：实验名称、实验目的、实验内容及要求、实验过程及结果、实验中的问题及心得。
实验格式参见“附录：实验报告样例”。
五、程序运行结果：
1、Vigenere方阵
图2.2.1 Vigenere方阵
2、Vigenere加密
图2.2.2 Vigenere加密结果
2、Vigenere解密
图2.2.3 Vigenere解密结果（输入正确密钥）
图2.2.4 Vigenere解密结果（输入错误密钥）。