L001001012-古典密码-维吉尼亚密码实验
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；
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) 置换密码算法是不改变明文字符，而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。
置换密码的特点是仅有一个发送方和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和K分别为明文空间、密文空间和密钥空间。
明/密文是长度为n的字符序列，分别记为X（x1,x2，…,xn）属于P和Y(y1,y2,…,yn)属于C ，K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，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，根据提示输入明文和密钥，同时检查输出的解密后的结果是否与明文一致。
2.学习掌握置换密码的原理，并根据明文和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。
维吉尼亚密码学实验报告
一、实验目的1. 理解维吉尼亚密码的原理和加密解密过程。
2. 掌握维吉尼亚密码的编程实现。
3. 破解维吉尼亚密码，提高密码学应用能力。
二、实验原理维吉尼亚密码是一种多表密码，它通过将明文与密钥进行组合，实现字符的替换加密。
加密过程中，密钥的长度决定了密钥表的大小，密钥表中的每一行对应一个密钥，加密时按照密钥表中的行进行替换。
解密过程则是加密过程的逆过程。
三、实验内容1. 维吉尼亚密码的加密与解密实现（1）加密① 创建密钥表：根据密钥长度生成密钥表，密钥表中每一行对应一个密钥，密钥长度等于明文长度。
② 对明文进行加密：将明文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到密文。
（2）解密① 创建密钥表：根据密钥长度生成密钥表。
② 对密文进行解密：将密文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到明文。
2. 维吉尼亚密码的破解（1）重合指数法① 计算密文的重合指数：将密文与英文常见单词的重合指数进行比较，选择重合指数最高的密钥长度。
② 遍历密钥长度：对于每个密钥长度，遍历26个可能的偏移量，计算重合指数，选择重合指数最高的偏移量。
③ 解密密文：根据密钥长度和偏移量，对密文进行解密，得到可能的明文。
（2）暴力破解法① 遍历密钥长度：遍历所有可能的密钥长度。
② 遍历密钥：对于每个密钥长度，遍历所有可能的密钥。
③ 解密密文：根据密钥长度和密钥，对密文进行解密，得到可能的明文。
四、实验步骤1. 创建密钥表根据密钥长度生成密钥表，密钥表中每一行对应一个密钥。
2. 加密明文将明文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到密文。
3. 解密密文将密文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到明文。
4. 破解密文（1）重合指数法① 计算密文的重合指数。
② 遍历密钥长度。
③ 遍历密钥。
④ 解密密文。
（2）暴力破解法① 遍历密钥长度。
② 遍历密钥。
③ 解密密文。
五、实验结果与分析1. 加密与解密实验结果表明，维吉尼亚密码的加密和解密过程能够正确实现，密文与明文能够成功还原。
古典密码的实验报告
古典密码的实验报告古典密码的实验报告引言：密码学作为一门古老而又神秘的学科，一直以来都吸引着人们的兴趣。
在古代，人们用各种各样的密码来保护重要信息的安全性。
本实验旨在通过实际操作，探索古典密码的加密原理和破解方法，从而深入了解密码学的基本概念和应用。
一、凯撒密码凯撒密码，又称移位密码，是最简单的一种古典密码。
其原理是通过将明文中的每个字母按照一定的规则进行移位，得到密文。
在本实验中，我们选择了一个简单的凯撒密码进行破解。
首先，我们选择了一段明文：“HELLO WORLD”，并将其按照凯撒密码的规则进行移位，假设移位数为3，则得到密文：“KHOOR ZRUOG”。
接下来，我们尝试使用暴力破解的方法来还原明文。
通过尝试不同的移位数，我们发现当移位数为3时，得到的明文与原文完全一致。
这表明我们成功地破解了凯撒密码，并还原了原始的明文。
二、维吉尼亚密码维吉尼亚密码是一种基于多个凯撒密码组合而成的密码算法。
其原理是通过使用不同的移位数对明文进行加密，从而增加了密码的复杂度。
在本实验中，我们选择了一段明文：“CRYPTOGRAPHY”，并使用维吉尼亚密码进行加密。
我们选择了一个关键词“KEY”作为加密密钥。
首先，我们将关键词“KEY”重复至与明文长度相同，得到“KEYKEYKEYKEYK”。
然后，将明文中的每个字母与关键词中对应位置的字母进行凯撒密码的移位操作。
经过加密后，我们得到了密文：“LXFOPVEFRNHR”。
接下来，我们尝试使用破解方法来还原明文。
通过尝试不同的关键词和移位数的组合，我们发现当关键词为“KEY”且移位数为3时，得到的明文与原文完全一致。
这表明我们成功地破解了维吉尼亚密码，并还原了原始的明文。
三、栅栏密码栅栏密码是一种基于换位操作的密码算法。
其原理是通过将明文中的字母按照一定的规则进行重新排列，得到密文。
在本实验中，我们选择了一段明文：“HELLO WORLD”，并使用栅栏密码进行加密。
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。
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 维吉尼亚
实验一维吉尼亚一、实验目的通过实验掌握维吉尼亚算法，对维吉尼亚加深认识。
二、实验要求用VC 编程实现，密钥是自己名字的全拼，明文是MINGMAXUEKECHENG，通过程序实现求出密文。
三、实验环境安装Windows操作系统的PC机，具有C语言编译环境。
四、实验内容vigenere方阵明文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 za abcdefghijklmnopqrstuvwxy zb bcdefghijklmnopqrstuvwxyz ac cdefghijklmnopqrstuvwxyz a bd defghijklmnopqrstuvwxyz a b ce efghijklmnopqrstuvwxyz a b c d………z z 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源代码：#include "iostream"#include "string"using namespace std;int createVigenere(char vigenere[][26]){for(int i=0;i<26;i++){if(i>0)vigenere[0][i] = vigenere[0][i-1] + 1;elsevigenere[0][i] = 'A';for(int j=1;j<26;j++){if(vigenere[j-1][i]<'Z')vigenere[j][i] = vigenere[j-1][i] +1;elsevigenere[j][i] = vigenere[j-1][i] - 25;}}return 1;}void encrepty(char vigenere[][26],char* source,char* key,char *cipher) {source = strlwr(source);//将大写转换为小写char *p = strlwr(key);char *q = source;char *s = cipher;while(*q != '\0'){while(*p !='\0'&&*q != '\0'){if(*q<'a'||*q>'z')//如果要加密的字符中不是26个字母则将其保存，不为其加密{*s = *q;q++;s++;continue;}*s = vigenere[*q-97][*p-97];//密钥*p-97，密文*q-97s++;p++;q++;}p = key;}*s = '\0';}void deciphring(char vigenere[][26],char* cipher,char* key,char *source) {cipher = strlwr(cipher);char *p = strlwr(key);char *q = cipher;char *s = source;while(*q != '\0'){while(*p !='\0'&&*q!='\0')//如果要加密的字符中不是26个字母则将其保存，不为其解密{if(*q<'a'||*q>'z'){*s = *q;q++;s++;continue;}*s = vigenere[0][(*q-*p+26)%26]+32;s++;p++;q++;}p = key;}*s = '\0';}void main(){char source[1024]={'\0'};//明文char cipher[1024]={'\0'};//密文char key[26] = "lijaixi";//密匙int index[1024] = {0};//标识明文的大小写char vigenere[26][26]={0};//vigenere加密矩阵createVigenere(vigenere);//创建加密矩阵/* for(i=0;i<26;i++)//输出加密矩阵{for(int j=0;j<26;j++){cout<<vigenere[i][j]<<" ";}cout<<endl;}*/cout<<"请输入要加密的字符串："<<endl;gets(source);char *p = source;int i = 0;while(*p != '\0')//确定明文中大写字母的位置{if(*p>='A'&&*p<='Z'){index[i++] = 1;//如果输入的字母为大写则对应位置保存为1否则为0}else{index[i++] = 0;}p++;}encrepty(vigenere,source,key,cipher);//加密cout<<"加密结果为：";cout<<cipher<<endl;char yy[1024];cout<<"解密结果为：";deciphring(vigenere,cipher,key,yy);//解密p = yy;//加密转换后的结果却是大写i = 0;while(*p != '\0'){if(index[i++] == 1)//如果原来是小写则需要将转换都的大写转换为小写{*p = *p-32;}p++;}cout<<yy<<endl;}运行结果如下图：五、心得体会Vigenere密码比较简单，通过实验更使我明白了密码的加密和加密过程，对它的程序实现方法有了更为深刻的了解。
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。
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。
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。
维吉尼亚密码实验报告
一、实验目的1. 理解维吉尼亚密码的原理和加密、解密过程。
2. 掌握使用维吉尼亚密码进行加密和解密的方法。
3. 通过实验加深对古典密码学中维吉尼亚密码的理解。
二、实验原理维吉尼亚密码是一种多表代换密码，由密钥控制明文与密文的转换。
其加密和解密过程如下：1. 加密过程：（1）将密钥与明文进行对齐，不足部分进行循环。
（2）根据密钥在密表中找到对应的列，密表中每列对应一个字母。
（3）将明文中的每个字母替换成密表中对应列的字母。
2. 解密过程：（1）将密钥与密文进行对齐，不足部分进行循环。
（2）根据密钥在密表中找到对应的列，密表中每列对应一个字母。
（3）将密文中的每个字母替换成密表中对应列的字母，还原出明文。
三、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：Python3.83. 工具：Jupyter Notebook四、实验步骤1. 编写加密函数```pythondef vigenere_encrypt(plain_text, key):key = key.upper()plain_text = plain_text.upper()key_length = len(key)key_list = list(key)cipher_text = ''for i, char in enumerate(plain_text):if char.isalpha():key_index = key_list[i % key_length]key_offset = ord(key_index) - ord('A')cipher_char = chr((ord(char) - ord('A') + key_offset) % 26 + ord('A'))cipher_text += cipher_charelse:cipher_text += charreturn cipher_text```2. 编写解密函数```pythondef vigenere_decrypt(cipher_text, key):key = key.upper()cipher_text = cipher_text.upper()key_length = len(key)key_list = list(key)plain_text = ''for i, char in enumerate(cipher_text):if char.isalpha():key_index = key_list[i % key_length]key_offset = ord(key_index) - ord('A')plain_char = chr((ord(char) - ord('A') - key_offset) % 26 + ord('A'))plain_text += plain_charelse:plain_text += charreturn plain_text```3. 编写主函数```pythondef main():plain_text = input("请输入明文：")key = input("请输入密钥：")cipher_text = vigenere_encrypt(plain_text, key)print("加密后的密文为：", cipher_text)decrypted_text = vigenere_decrypt(cipher_text, key)print("解密后的明文为：", decrypted_text)if __name__ == "__main__":main()```4. 运行实验程序，输入明文和密钥，观察加密和解密结果。
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。
第3讲古典密码体制
6分组密码(Block Cipher)与流密码（Stream Cipher ）
根据密钥流是否依赖明文流， 可将流密码分为两种： (1)同步流密码，就是生成的密 钥流独立于明文流； (2)自同步流密码，每个密钥字 符都从以前密文的固定n个字符 中导出。
2 移位密码（Shift Cipher）
模的同余性质 ：
(6) 若a b ( mod m)， c d ( mod m ),
则l，kZ(整数集合), 有la kc lb kd( mod m ) 且ac bd ( mod m )
2 移位密码（Shift Cipher）
(7)设f(x)与g(x)分别是两个整系 数多项式： f(x) = an x n+ an-1xn-1+…+ a g(x) = bn x n+ bn-1xn-1+…+ b
3.1 古典密码体制
1 基本概念 2 移位密码 3 维吉尼亚密码 4 置换密码 5 替代（代换）密码 6 分组密码与流密码
基本概念
密码学的最基本目的: 对通信或者存储的信息进行
某种编码变换使得非法者无法了 解通信或者存储的真正内容。
基本概念
一般模型都假定Alice和Bob 在一个不安全的信道上通信，而 Eve作为第三者(或密码分析者) 总是企图破译Alice和Bob之间的 通信内容。Alice发送给Bob的信 息，通常称为明文(Plaintext), 如英文单词、数字符号或数据。
对于移位密码(模26)的明显的 弱点就是密钥空间太小。因 | Z26| = 26，所以密钥仅有26种可能值， 用密钥穷搜索方法很容易破译。
古典密码实验报告
古典密码实验报告一、实验目的本次古典密码实验的主要目的是深入了解和掌握几种常见的古典密码技术，包括恺撒密码、栅栏密码、维吉尼亚密码等，并通过实际操作和分析，探究其加密和解密的原理与过程，以及这些密码技术的安全性和局限性。
二、实验环境本次实验在个人计算机上进行，使用了 Python 编程语言作为主要的实验工具。
同时，还借助了一些在线密码分析工具和网站，以辅助对密码的分析和破解。
三、实验原理（一）恺撒密码恺撒密码是一种简单的替换密码，通过将明文中的每个字母按照一定的偏移量进行替换来实现加密。
例如，偏移量为 3 时，A 被替换为D，B 被替换为 E，以此类推。
（二）栅栏密码栅栏密码是一种置换密码，将明文按照一定的栏数进行分组，然后按照一定的顺序读取分组中的字母来得到密文。
（三）维吉尼亚密码维吉尼亚密码是一种多表替换密码，使用一个密钥字符串来决定每个明文字母的替换字母。
密钥字符串被重复使用，直到覆盖整个明文。
四、实验步骤（一）恺撒密码实验1、选择一段明文，例如：“Hello World”。
2、设定偏移量，假设为 5。
3、按照恺撒密码的加密规则，对明文中的每个字母进行偏移替换，得到密文。
4、尝试对密文进行解密，通过反向偏移来恢复明文。
（二）栅栏密码实验1、选取一段明文，比如：“This is a secret message”。
2、确定栏数，假设为 3。
3、将明文按照栏数进行分组，并按照特定顺序读取字母，得到密文。
4、尝试通过分析密文的规律，恢复明文。
（三）维吉尼亚密码实验1、选择明文，例如：“Encryption and Decryption”。
2、设定密钥，如“KEY”。
3、根据维吉尼亚密码的加密规则，使用密钥对明文进行加密。
4、尝试对生成的密文进行破解，分析密钥的长度和可能的内容。
五、实验结果与分析（一）恺撒密码1、加密结果：明文“Hello World”在偏移量为 5 的情况下，加密得到的密文为“Mjqqt Btwqi”。
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。
古典密码实验报告 赵凯鹏
古典密码实验【实验原理】代换密码体制的一般定义为M=C=K=Z26，其中M为明文空间、C为密文空间、K为密钥空间、Z26为26个整数(对应26个英文字母)组成的空间；要求26个字母与模26的剩余类集合{0,1,2,…,25}建立一一对应的关系。
一、移位密码移位密码的加密实现上就是将26个英文字母向后循环移动k位，其加解密可分别表示为：c=E k(m)=m+k(mod 26)m=D k(c)=c-k(mod 26)其中，m、c、k是满足0≤m,c,k≤25的整数。
二、乘法密码乘法密码是通过对字母等间隔抽取以获得密文，其加解密可分别表示如下：c=mk(mod 26)m=ck-1(mod26)其中，m、c、k是满足0≤m,c,k≤25，且gcd(k,26)=1的整数。
三、仿射密码仿射密码的加密是一个线性变换，将移位密码和乘法密码相结合，其加解密可分别表示为：c=E a,b(m)=am+b(mod 26)m=D a,b(m)=a-1(c-b)(mod 26)其中：a、b是密钥，是满足0≤a,b≤25和gcd(a,26)=1的整数，即a和26互素；a-1表示a的逆元，即a-1•a≡1 mod 26。
四、Playfair密码Playfair是一个人工对称加密技术，由Charles Wheatstone在1854年发明，得名于其推广者Lord Playfair。
Playfair密码是一种著名的双字母单表替代密码，实际上Playfair密码属于一种多字母替代密码，它将明文中的双字母作为一个单元对待，并将这些单元转换为密文字母组合。
Playfair密码基于一个5×5的字母矩阵，该矩阵通过使用一个英文短语或单词串即密钥来构造，去掉密钥中重复的字母得到一个无重复字母的字符串，然后再将字母表中剩下的字母依次从左到右、从上往下填入矩阵中。
例如，若密钥为“playfair is a digram cipher”，去除重复字母后，得到有效密钥“playfirsdgmche”，可得字母矩阵如图1.1.1-1所示。
维吉尼亚密码加解密原理及其实现
维吉尼亚密码加解密原理及其实现维吉尼亚密码（⼜译维热纳尔密码）是使⽤⼀系列凯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。
为了说清楚维吉尼亚密码得从移位替换密码说起，⽐较典型的就是凯撒密码。
恺撒密码是⼀种替换加密的技术，明⽂中的所有字母都在字母表上向后（或向前）按照⼀个固定数⽬进⾏偏移后被替换成密⽂。
例如，当偏移量是3的时候，所有的字母A将被替换成D，B变成E，以此类推。
因为概率论的出现这种简单的移位或替换就容易破解了，其原理很简单，英⽂中字母出现的频率是不⼀样的。
⽐如字母e是出现频率最⾼的，占12.7%；其次是t，9.1%；然后是a，o，i，n等，最少的是z，只占0.1%。
英语中字母频率统计除了英语，其它语⾔也有详细统计。
各语⾔中字母频率统计只要字符总量⾜够，全部收集到⼀起，统计各个字符出现的频率，然后再加上字母前后的关联关系，以及所要加密的语⾔本⾝语法搭配就可⼤幅度降低字母的排列组合的可能性，这样密码就破解了。
当然维吉尼亚密码也属于古典密码学的范畴，都是对单个字符或符号进⾏移位或替代维吉尼亚加密原理核⼼：为了掩盖字母使⽤中暴露的频率特征，解决的办法就是⽤多套符号代替原来的⽂字。
⽐如原来的字母是A，从前只把它替换成F，现在把它替换成F或者G这两个。
那什么时候⽤F什么时候⽤G呢？可以⾃⾏规定，⽐如说，字母在奇数位时⽤F代替，字母在偶数位时⽤G代替。
这样频率分析法暂时失效了。
⽽且，多套符号加密法并没满⾜于2~3套，后来典型使⽤的是26套，这就是第三代密码“维吉尼亚加密法”。
它是⼀个表格，第⼀⾏代表原⽂的字母，下⾯每⼀横⾏代表原⽂分别由哪些字母代替，每⼀竖列代表我们要⽤第⼏套字符来替换原⽂。
⼀共26个字母，⼀共26套代替法，所以这个表是⼀个26*26的表。
维吉尼亚密码表每⼀⾏就可以代表⼀套凯撒密码加密⽅法。
加密⽅法加密公式：C = (P + K)%26C：密⽂P：原⽂K：第⼏套加密⽅式使⽤第⼏套加密⽅式是通过约定⼀个规则来确定的，这个规则就是“密钥”。
古典密码实验报告
古典密码实验报告古典密码实验报告一、引言密码学作为一门古老而又神秘的学科，一直以来都吸引着人们的兴趣。
在古代，人们为了保护重要信息的安全，发明了各种各样的古典密码。
本实验旨在通过实际操作，了解并研究几种古典密码的原理和加密解密过程。
二、凯撒密码凯撒密码是最简单的一种古典密码，它的原理是通过将明文中的每个字母按照一定的偏移量进行替换，从而得到密文。
在实验中，我们选择了一个简短的明文“HELLO”，并将其加密成了密文“KHOOR”。
通过对比明文和密文，我们可以发现，凯撒密码的加密过程非常简单，只需要将明文中的每个字母按照一定的偏移量进行替换即可。
然而，凯撒密码的安全性非常低，因为偏移量很容易被破解。
三、维吉尼亚密码维吉尼亚密码是一种基于凯撒密码的改进密码，它引入了一个密钥序列，通过不同的偏移量来加密明文。
在实验中，我们选择了一个较长的明文“CRYPTOGRAPHY”，并使用密钥序列“KEY”进行加密。
维吉尼亚密码的加密过程相对复杂一些，需要根据密钥序列的长度，对明文中的每个字母选择不同的偏移量进行替换。
通过使用密钥序列“KEY”，我们将明文“CRYPTOGRAPHY”加密成了密文“DWUMQVQWUH”.维吉尼亚密码相较于凯撒密码，提高了加密的复杂度和安全性。
然而，它的密钥序列仍然可能被破解，因此在实际应用中需要更复杂的密码算法。
四、栅栏密码栅栏密码是一种将明文按照一定规则排列后再读取的密码算法。
在实验中，我们选择了一个较短的明文“HELLO WORLD”，并使用栅栏数为3进行加密。
栅栏密码的加密过程非常简单，只需要将明文按照栅栏数进行排列，然后按照从上到下、从左到右的顺序读取即可。
通过使用栅栏数为3，我们将明文“HELLO WORLD”加密成了密文“HWEOLLLROD”.栅栏密码的加密过程简单快捷，但是它的安全性也很低。
由于栅栏数有限，密文很容易被破解。
五、结论通过本次实验，我们对凯撒密码、维吉尼亚密码和栅栏密码进行了实际操作和研究。
应用密码学-维吉尼亚(Vigenere)密码的破译实验报告-zx
By.zx实验内容：经典密码算法分析实践破解以下数据，并解析破解过程Mfwkrpltqqctixlcnrgemwhivjwoeenijkymnhmmqxhjnzssuwypfychjafmv jhpvrexjahtewqmnkujyqgpexzvqeyknvvwhnsoglrjjxbmnyxiuiaitnfict slcpahjloiionvtkutfvnjtjwjbxhxnlrwdwjeglenwnvraqrigghjxwsxhjx mnwosgmvnislkbylimiiisyttrrtmjbvxljkzbqgzfvtdhtzqsxhjfavenhmi ztitsauedqtagxhjnzzethmigwhfslbrgqzvrrgfslvjgztialaibwaetmtur egfnvfxsywctkljwauinfsrvendjmiirlwiahemflgsoajzpsmjfaperjfngi rqncomngnvbtesjlglexhwemnltvzmnzymfwpfwsvrghjtrfrfyqbrsfrwakt mjpbqexzxcsryjzfenifbnghnqtlaowpmewsyflvymnsjrmjnsojlessmjwok yprkofqnvptjwmqxhwtctlbzyjeeznqqnreqpmfsnqjdrpljibuishtzrnuxy jrjowjpnpfynurxohftzxhjsmezextngleknnnaowqlpypbnvamnlqqctifsl gekjmqfswsnvpveinjyigtftfgownvtxaqqgssrymmfiaxtvgsgtftfmnqjit yelfurwbjnrvrgrjiaahnqmqsmnsigidutafisxnwafuykivpeiywsmniyprr eyfonmnxyicpuhpguinfsavhebmwsmnnxpglexjifsntsmcpahjiosvjwmyig fymqhaqniaeewgqamtbfanrayyipoisllvwpqfgsvorgmvnisleushfixhwhj iohenlepbyaqqbuiwfdbuenpxbbetjwzvjihqigisjfabrszworahnhpfewym mzaisyprmrxjdrrpwjdvsuxrigghjxubwtwjkrrtqditeisxbympunazinnso henliwaklfxbjieplcnrgemwhpoxynbyrlfurwoajzglelfurwefxwaxhwjmz srjypnrisyprmrmnagsrnharestsjhxwnyprpkjxwasnknzrxhjdpnzeflivrbjjvsvejxkbvislvrxtnsotsaqxvvrertzrxhfsaiinltznrewnsfwosxohen lepbyrkbpbjisnauidymqehasiubveymiafenoqakhfwjvrynymakfnsqflei gwgxortnglehxtnrdbntyfewjtrkayjlnposlevxhiftvenxmiakhfnauinmz iglektzzirhqcosfsnkbpaxfvrpkffvqhiinmehrtljnjisnauidrnlgebqjq arisypcssnyqbr加密方法分析：使用Cryptographic Analysis Program的Freq工具,密文经过分析频率得到密文的英文字母频率表：下面列出的表格引自Algoritmy网站。
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第一步：编号。将A-Z以编号0-25编号；
第二步：选取密钥。举例：wangyuhang；
第三步：明文处理。去掉所有空格；举例：明文为we are discovered save yourself；处理后：wearediscoveredsaveyourself；
第四步：密钥处理将密钥重复排列；处理后：wangyuhangwangyuhangwangyuh；
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：
第六步：明文处理根据相关语言释读，按照正确的语言格式整理明文；举例：we are discovered save yourself。
实验内容
维吉尼亚密码的编程实现
实验步骤
1、学生单击“网络拓扑”进入实验场景，单击bu、使用默认用户名：administrator，密码：123456登录到windows xp系统
密钥:RELAT IONSR ELATI ONSRE LATIO NSREL
明文:TOBEO RNOTT OBETH ATIST HEQUE STION
密文:KSMEH ZBBLK SMEMP OGAJX SEJCS FLZSY
历史上以维吉尼亚密表为基础又演变出很多种加密方法，其基本元素无非是密表与密钥，并一直沿用到二战以后的初级电子密码机上。
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；
第四步：密钥处理。将密钥重复排列；处理后：wangyuhangwangyuhangwangyuh；
第五步：解密。举例：密文第一个字母Q编码为18，密钥第一个字母为W编码为22；18-22=-4，因为-4<0，所以-4+26=22；22对应字母为W，故将Q解密为W；密文第二个字母E编码为4，密钥第二个字母为A编码为0；4-0=4，4对应字母为E，故将E解密为E；以此类推；
PC网络接口，本地连接与实验网络直连。
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围。
第五步：加密举例：明文第一个字母W编码为22，密钥第一个字母为W编码为22；22+22=44，因为44>26，所以44-26=18；18对应字母为Q，故将W加密为Q；明文第二个字母E编码为4，密钥第二个字母为A编码为0；4+0=4，4对应字母为E，故将E加密为E；以此类推；
第六步：输出密文举例：senxadvyyoikneqywvrekueyals
课程编写
类别
内容
实验课题名称
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
3.运行VC++6.0
4.打开d:\tools\BUPT1004B中的BUPT1004B.cpp工程文件
5.查看代码并调试运行
6.执行生成的BUPT1004B.exe文件
7.运行成功后的截图
8、理解维吉尼亚密码实现机制。