计算机 密码学 实验二_S-AES实验
aes实验报告
aes实验报告AES实验报告引言：AES（Advanced Encryption Standard）是一种对称加密算法，被广泛应用于保护敏感数据的安全传输和存储。
本实验旨在探究AES算法的原理和应用，并通过实验验证其加密和解密的效果。
一、AES算法的原理AES算法是一种分组密码算法，将明文分成固定长度的数据块，并通过一系列的加密和解密操作来保护数据的机密性。
AES算法的核心是轮函数，它通过一系列的轮变换来对数据进行加密和解密。
二、实验准备1. 实验环境搭建：在计算机上安装支持AES算法的编程环境，如Python或Java。
2. 实验材料准备：准备一些测试用的明文和密钥，以及相应的加密和解密结果。
三、AES算法的加密过程1. 密钥扩展：AES算法需要对输入的密钥进行扩展，生成一系列的轮密钥。
这些轮密钥用于后续的加密和解密操作。
2. 初始轮：将明文与第一轮密钥进行异或运算。
3. 轮变换：AES算法中的轮变换包括字节代换、行移位、列混淆和轮密钥加。
这些变换操作按照一定的顺序进行，每一轮都会产生一个新的加密结果。
4. 最终轮：在最后一轮中，省略列混淆操作，并将结果与最后一轮密钥进行异或运算。
四、实验步骤1. 选择一组明文和密钥作为输入数据。
2. 使用AES算法对明文进行加密，得到密文。
3. 使用相同的密钥对密文进行解密，得到还原的明文。
4. 比较还原的明文与原始明文是否一致，验证AES算法的正确性。
五、实验结果与分析在实验中，我们选择了一组明文和密钥进行加密和解密操作。
经过实验，我们成功地得到了相应的密文和还原的明文，并与原始明文进行了比较。
结果显示，还原的明文与原始明文完全一致，证明了AES算法的正确性和可靠性。
六、AES算法的应用AES算法在现代密码学中被广泛应用于数据的加密和解密过程。
它可以用于保护敏感数据的安全传输和存储，如网络通信、文件加密和数据库加密等领域。
AES算法具有高度的安全性和可靠性，被认为是目前最强大的对称加密算法之一。
现代密码算法实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解现代密码学的基本原理和数论基础知识；2. 掌握非对称密码体制的著名代表RSA加密算法的工作原理和流程；3. 设计实现一个简单的密钥系统；4. 掌握常用加密算法AES和DES的原理及实现。
二、实验内容1. RSA加密算法实验2. AES加密算法实验3. DES加密算法实验三、实验原理1. RSA加密算法RSA算法是一种非对称加密算法，由罗纳德·李维斯特、阿迪·沙米尔和伦纳德·阿德曼三位密码学家于1977年提出。
其基本原理是选择两个大质数p和q，计算它们的乘积n=pq，并计算欧拉函数φ(n)=(p-1)(q-1)。
选择一个整数e，满足1<e<φ(n)且e与φ(n)互质。
计算e关于φ(n)的模逆元d。
公开密钥为(e,n)，私有密钥为(d,n)。
加密过程为C=Me mod n，解密过程为M=Cd mod n。
2. AES加密算法AES（Advanced Encryption Standard）是一种分组加密算法，采用128位分组大小和128、192或256位密钥长度。
AES算法主要分为四个阶段：初始轮、密钥扩展、中间轮和最终轮。
每个轮包括字节替换、行移位、列混淆和轮密钥加。
3. DES加密算法DES（Data Encryption Standard）是一种分组加密算法，采用64位分组大小和56位密钥长度。
DES算法主要分为16轮，每轮包括置换、置换-置换、S盒替换和密钥加。
四、实验步骤及内容1. RSA加密算法实验（1）选择两个大质数p和q，计算n=pq和φ(n)=(p-1)(q-1)；（2）选择一个整数e，满足1<e<φ(n)且e与φ(n)互质，计算e关于φ(n)的模逆元d；（3）生成公开密钥(e,n)和私有密钥(d,n)；（4）用公钥对明文进行加密，用私钥对密文进行解密。
2. AES加密算法实验（1）选择一个128、192或256位密钥；（2）初始化初始轮密钥；（3）进行16轮加密操作，包括字节替换、行移位、列混淆和轮密钥加；（4）输出加密后的密文。
AES加密算法实验报告
实验报告姓名：陈清扬学号：2051313 班级：信息安全日期：2011-04-23AES加密算法一、实验环境1．硬件配置：酷睿i3cpu ，2G内存2．使用软件：(1) 操作系统：windows7旗舰版(2) 软件工具：visualc++6.0二、AES涉及的相关概念或基本原理简介：密码学中的高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。
这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。
经过五年的甄选流程，高级加密标准由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成为有效的标准。
2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。
密码说明：严格地说，AES和Rijndael加密法并不完全一样（虽然在实际应用中二者可以互换），因为Rijndael加密法可以支援更大范围的区块和密钥长度：AES的区块长度固定为128 位元，密钥长度则可以是128，192或256位元；而Rijndael使用的密钥和区块长度可以是32位元的整数倍，以128位元为下限，256位元为上限。
加密过程中使用的密钥是由Rijndael密钥生成方案产生。
大多数AES计算是在一个特别的有限域完成的。
AES加密过程是在一个4×4的字节矩阵上运作，这个矩阵又称为“体（state）”，其初值就是一个明文区块（矩阵中一个元素大小就是明文区块中的一个Byte）。
（Rijndael加密法因支援更大的区块，其矩阵行数可视情况增加）加密时，各轮AES加密循环（除最后一轮外）均包含4个步骤：1AddRoundKey—矩阵中的每一个字节都与该次回合金钥（round key）做XOR运算；每个子密钥由密钥生成方案产生。
2SubBytes—透过一个非线性的替换函数，用查找表的方式把每个字节替换成对应的字节。
《密码学》课程设计实验报告-分组密码DES2
《密码学》课程设计实验报告实验序号：02 实验项目名称：分组密码AES图：AES轮函数结构图：AES轮密钥产生2．AES 算法的基本运算（重点） 方法：通过编程代码实现下列运算：（1）8(2)GF 上的加法（教材 p83定义3-2） （为了描述方便，用花括号表示16进制，下同） 例：｛BC ｝⊕｛6A ｝=｛D6｝（下图中的A 3,3⊕K 3,3=B 3,3）计算或编程方法：按位异或（提示——C 、Java 等语言中的^运算符） （2）8(2)GF 上的多项式加法（教材 p83定义3-7） 例：a(x)={BC}x 3+{42} x 2+{9F} x+{4C}K(x)= {6A}x 3+{00} x 2+{5C} x+{57} a(x) ⊕K(x)= {D6}x 3+{42} x 2+{C3} x+{1B}计算或编程方法：按位异或（提示——C 、Java 等语言中的^运算符）A 0,0A 0,1A 0,2A 0,3A 1,0A 1,1A 1,2A 1,3A 2,0A 2,1A 2,2A 2,3A 3,0A 3,1A 3,2A 3,3K 0,0K 0,1K 0,2K 0,3K 1,0K 1,1K 1,2K 1,3K 2,0K 2,1K 2,2K 2,3K 3,0K 3,1K 3,2K 3,3＋B 0,0B 0,1B 0,2B 0,3B 1,0B 1,1B 1,2B 1,3B 2,0B 2,1B 2,2B 2,3B 3,0B 3,1B 3,2B 3,3A 3,3 ⊕K 3,3 ＝B 3,3 (mod 2)对于AES 中的轮密钥加运算，即可以表示为对应“字节”的加法，每格相加，即定义3-2；也可以表示为对应32位“字”的加法，每列相加，即定义3-7；甚至可以表示为整个128位“状态”的按位异或。
思考：在不同CPU 架构下，哪种表示方法的执行速度最快？（4）8(2)GF 上的多项式乘法（教材 p83定义3-8、p93优化方案） （a ）AES 中的列混合运算的实现其中的运算按列（32位字）实现，当然也可表述为下面的4×4的字节矩阵相乘：大家手工计算时，按列进行表述较为简单：例如下面的列混合计算：其中的第一列运算步骤为：在GF(28)中，加法就是按位XOR操作，乘法是根据在上述方程所示的规则执行的。
密码学实验报告AESRSA
华北电力大学实验报告||实验名称现代密码学课程设计课程名称现代密码学||专业班级：学生姓名：学号：成绩：指导教师：实验日期：[综合实验一] AES-128加密算法实现 一、实验目的及要求（1）用C++实现；（2）具有16字节的加密演示；（3）完成4种工作模式下的文件加密与解密：ECB, CBC, CFB,OFB.二、所用仪器、设备计算机、Visual C++软件。
三. 实验原理3.1、设计综述AES 中的操作均是以字节作为基础的，用到的变量也都是以字节为基础。
State 可以用4×4的矩阵表示。
AES 算法结构对加密和解密的操作，算法由轮密钥开始，并用Nr 表示对一个数据分组加密的轮数(加密轮数与密钥长度的关系如表2所示)。
AES 算法的主循环State 矩阵执行1 r N 轮迭代运算，每轮都包括所有 4个阶段的代换，分别是在规范中被称为 SubBytes(字节替换)、ShiftRows(行位移变换)、MixColumns(列混合变换) 和AddRoundKey ，(由于外部输入的加密密钥K 长度有限，所以在算法中要用一个密钥扩展程序(Keyexpansion)把外部密钥 K 扩展成更长的比特串，以生成各轮的加密和解密密钥。
最后执行只包括 3个阶段 (省略 MixColumns 变换)的最后一轮运算。
表2 AES 参数比特。
3.2、字节代替（SubBytes ）AES 定义了一个S 盒，State 中每个字节按照如下方式映射为一个新的字节：把该字节的高4位作为行值，低4位作为列值，然后取出S 盒中对应行和列的元素作为输出。
例如，十六进制数{84}。
对应S 盒的行是8列是4，S 盒中该位置对应的值是{5F}。
S 盒是一个由16x16字节组成的矩阵，包含了8位值所能表达的256种可能的变换。
S 盒按照以下方式构造：(1) 逐行按照升序排列的字节值初始化S 盒。
第一行是{00}，{01}，{02}，…，{OF}；第二行是{10}，{l1}，…，{1F}等。
密码学实验报告(AES,RSA)
华北电力大学实验报告||实验名称现代密码学课程设计课程名称现代密码学||专业班级：学生姓名：学号：成绩：指导教师：实验日期：[综合实验一] AES-128加密算法实现 一、实验目的及要求（1）用C++实现；（2）具有16字节的加密演示；（3）完成4种工作模式下的文件加密与解密：ECB, CBC, CFB,OFB.二、所用仪器、设备计算机、Visual C++软件。
三. 实验原理3.1、设计综述AES 中的操作均是以字节作为基础的，用到的变量也都是以字节为基础。
State 可以用4×4的矩阵表示。
AES 算法结构对加密和解密的操作，算法由轮密钥开始，并用Nr 表示对一个数据分组加密的轮数(加密轮数与密钥长度的关系如表2所示)。
AES 算法的主循环State 矩阵执行1 r N 轮迭代运算，每轮都包括所有 4个阶段的代换，分别是在规范中被称为 SubBytes(字节替换)、ShiftRows(行位移变换)、MixColumns(列混合变换) 和AddRoundKey ，(由于外部输入的加密密钥K 长度有限，所以在算法中要用一个密钥扩展程序(Keyexpansion)把外部密钥 K 扩展成更长的比特串，以生成各轮的加密和解密密钥。
最后执行只包括 3个阶段 (省略 MixColumns 变换)的最后一轮运算。
表2 AES 参数比特。
3.2、字节代替（SubBytes ）AES 定义了一个S 盒，State 中每个字节按照如下方式映射为一个新的字节：把该字节的高4位作为行值，低4位作为列值，然后取出S 盒中对应行和列的元素作为输出。
例如，十六进制数{84}。
对应S 盒的行是8列是4，S 盒中该位置对应的值是{5F}。
S 盒是一个由16x16字节组成的矩阵，包含了8位值所能表达的256种可能的变换。
S 盒按照以下方式构造：(1) 逐行按照升序排列的字节值初始化S 盒。
第一行是{00}，{01}，{02}，…，{OF}；第二行是{10}，{l1}，…，{1F}等。
AES――密码学实验报告
AES――密码学实验报告实验报告【实验名称】AES加密解密实验姓名：学号：班级：日期：10月20日【实验目的】1.掌握AES算法的基本原理2.了解AES算法的详细步骤【实验环境】1.本试验需要密码教学实验系统的支持2.操作系统为Windows 2000或者Windows XP【实验内容】1.掌握AES算法的原理及过程2.完成AES密钥扩展运算3.完成AES数据加密运算【实验步骤】1.打开“AES理论学习”，掌握DES算法的加解密原理；2.打开“AES算法流程”，开始DES单步加密实验，如图10-1；3.选择密钥输入为ASCII码或十六进制码模式，输入密钥；若为ASCII码模式，则输入8个字符的ASCII码；若为十六进制码模式，则输入16个字符的十六进制码（0～9，a～f，A～F）；4.点击“字节矩阵”按钮，将输入的密钥转化为密钥字节矩阵，从左至右每一列依次为W0, W1, W2, W3；5.依次点击“RotWord”、“SubWord”、“轮常量异或”，对W3依次进行“循环移位”、“S盒”、“轮常量异或”操作并与W0异或得到W4,；6.点击“异或”按钮，使得W1与W4进行异或得到W57.点击“生成W6和W7”按钮，生成W6和W78.点击“生成所有轮密钥”按钮，生成1~10轮轮密钥9.进入第二部分——加密，选择加密输入为ASCII码或十六进制码模式，输入明文；若为ASCII码模式，则输入8个字符的ASCII码；若为十六进制码模式，则输入16个字符的十六进制码（0～9，a～f，A～F）；10.点击“字节矩阵”按钮，将输入明文转化为明文字节矩阵；11.点击“AddRoundKey”按钮，使明文字节矩阵与密文字节矩阵进行逐比特异或；12.接下来进行第一轮操作，依次点击“SubBytes”、“ShiftRows”、“MixColumns”、“AddRoundKeys”按钮，对经过轮密钥加操作的字节矩阵依次进行字节替换、行移位、列混合和逐字节异或操作，得到新的字节矩阵；13.对上一步得到的结果连续进行8轮上一步的四步操作得到新的字节矩阵；14.第十轮的时候依次进行字节替换、行移位、轮密钥加操作（不需要列混合）得到最终的密文字节矩阵。
aes 实验报告
aes 实验报告AES实验报告1. 引言AES（Advanced Encryption Standard）是一种对称加密算法，被广泛应用于各种领域中的数据保护和安全通信。
本实验旨在通过实际操作，深入了解AES算法的原理和应用。
2. 实验目的2.1 理解AES算法的基本原理；2.2 掌握AES算法的加密和解密过程；2.3 通过实验验证AES算法的安全性和效率。
3. 实验环境本实验使用的环境为Python编程语言和相关的密码学库。
4. 实验步骤4.1 密钥生成AES算法使用的密钥长度可以是128位、192位或256位。
在本实验中，我们选择128位密钥长度。
首先，通过随机数生成器生成一个128位的密钥。
4.2 加密过程4.2.1 分组将待加密的明文按照128位分组，如果最后一个分组不足128位，则需要进行填充。
4.2.2 轮密钥扩展AES算法使用了多轮加密，每一轮都需要使用不同的轮密钥。
通过密钥扩展算法，将初始密钥扩展为多个轮密钥。
4.2.3 轮函数AES算法的核心是轮函数，它包括字节替代、行移位、列混淆和轮密钥加四个步骤。
这些步骤在每一轮中都会被执行。
4.2.4 轮数循环根据密钥长度的不同，AES算法的轮数也不同。
在本实验中，我们选择10轮加密。
4.2.5 输出密文经过多轮加密后，得到最终的密文。
4.3 解密过程解密过程与加密过程相似，只是在轮密钥的使用上有所不同。
解密过程需要使用逆向的轮密钥。
5. 实验结果与分析通过实验，我们得到了AES算法对明文进行加密和解密的结果。
经过比对，我们可以验证加密和解密的正确性。
同时，我们还可以通过实验数据分析AES算法的安全性和效率。
6. 实验结论AES算法是一种安全可靠的对称加密算法，能够有效地保护数据的机密性。
通过本实验，我们深入了解了AES算法的原理和应用，并且掌握了AES算法的加密和解密过程。
7. 实验总结通过本次实验，我们不仅学习了AES算法的基本原理和应用，还通过实际操作加深了对该算法的理解。
aes算法实验报告
aes算法实验报告AES 算法实验报告一、实验目的本次实验的主要目的是深入研究和理解高级加密标准（AES）算法的工作原理、加密和解密过程，并通过实际编程实现来验证其安全性和有效性。
二、实验原理AES 算法是一种对称加密算法，它使用了分组密码的结构，将明文分成固定长度的分组进行处理。
AES 支持 128、192 和 256 位三种密钥长度，对应的分组长度均为 128 位。
AES 算法的核心是轮函数，包括字节替换（SubBytes）、行移位（ShiftRows）、列混淆（MixColumns）和轮密钥加（AddRoundKey）四个操作。
经过多次轮函数的迭代，实现对明文的加密。
字节替换操作是一个非线性的字节替换，通过一个固定的 S 盒进行替换。
行移位操作是将矩阵中的每行进行循环移位。
列混淆操作是对矩阵中的每列进行线性变换。
轮密钥加操作是将轮密钥与当前状态进行异或运算。
三、实验环境编程语言：Python相关库：pycryptodome操作系统：Windows 10四、实验步骤1、导入所需的库｀｀｀pythonfrom CryptoCipher import AESfrom CryptoUtilPadding import pad, unpad ｀｀｀2、定义加密和解密函数｀｀｀pythondef encrypt_aes(message, key)：cipher ＝ AESnew(key, AESMODE_ECB) padded_message ＝ pad(message, AESblock_size) ciphertext ＝ cipherencrypt(padded_message) return ciphertextdef decrypt_aes(ciphertext, key)：cipher ＝ AESnew(key, AESMODE_ECB)plaintext ＝ cipherdecrypt(ciphertext)unpadded_plaintext ＝ unpad(plaintext, AESblock_size) return unpadded_plaintext｀｀｀3、生成密钥｀｀｀pythonkey ＝ b'secretkey123456' 16 字节的密钥｀｀｀4、明文输入｀｀｀pythonmessage ＝ b'This is a secret message'｀｀｀5、加密过程｀｀｀pythonciphertext ＝ encrypt_aes(message, key)print(＂加密后的密文：＂， ciphertext)｀｀｀6、解密过程｀｀｀pythondecrypted_message ＝ decrypt_aes(ciphertext, key)print(＂解密后的明文：＂， decrypted_message)｀｀｀五、实验结果与分析通过实验，成功对输入的明文进行了 AES 加密，并能够正确解密得到原始明文。
AES加密算法实验报告
AES加密算法实验报告AES（Advanced Encryption Standard）是一种对称加密算法，用于保护数据的机密性和完整性。
它是由美国国家标准与技术研究所（NIST）于2001年选定的替代算法，用于替代旧有的DES（Data Encryption Standard）算法。
AES算法的设计目标是提供高安全性以及高效率的加密和解密速度。
AES算法采用分组密码的方式，将明文按照固定大小（128比特）进行分组，然后对每个分组进行加密。
密钥长度可以选择128、192或256比特，不同的密钥长度对应着不同的加密强度。
其中，128比特密钥长度适用于大部分的安全应用，而192和256比特密钥长度适用于更高级别的安全应用。
AES算法的加密和解密过程有以下四个步骤：1. 字节代换（SubBytes）：将每个输入字节替换为固定的对应字节，通过查找S盒表中的元素实现。
这一步骤主要用于消除明文的统计性质，增加密码的复杂性。
2. 行移位（ShiftRows）：按照特定规则对每个分组中的字节进行循环移位。
这一步骤可以增加明文的扩散性质，增强密码的混淆效果。
3. 列混淆（MixColumns）：对每个分组的列进行线性变换。
该变换采用矩阵乘法的方式，通过与固定矩阵的乘法操作实现。
这一步骤可以增加密码的扩散和混淆效果。
4. 轮密钥加（AddRoundKey）：将每个分组与轮密钥进行异或操作。
轮密钥是由主密钥派生出来的，用于对每个分组进行不同轮数的加密。
这一步骤可以将密钥的信息混合到每个分组中。
AES算法通过多轮的加密和解密操作，将明文转化为密文，或将密文转化为明文。
每轮加密和解密操作都会使用不同的轮密钥，并对明文或密文进行不同的变换操作。
这样可以增加密码的强度和混淆效果。
在实际应用中，AES算法已被广泛使用于各种安全领域，如电子商务、数字版权保护、无线通信等。
它具有高安全性、高效率和高灵活性的特点，适用于不同安全等级的应用环境。
密码学网络安全实验基本算法AES
淮海工学院计算机工程学院实验报告书课程名：《网络安全技术》题目：常见的密码算法（ＤＥＳ、ＡＥＳ、RSA、MD5）班级：学号姓名：【实验目的】●理解对称加密算法的原理和特点●了解非对称加密机制●理解DES、AES算法的加密原理●理解RSA算法的加密原理【实验人数】每组1人【系统环境】Windows【网络环境】交换网络结构【实验工具】VC++6.0密码工具【实验步骤】一、DES算法1．DES加密解密（1）本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“DES加密算法”｜“加密/解密”页签，在明文输入区输入明文：hello,world（2）在密钥窗口输入8（64位）个字符的密钥k，密钥k= 19940725 。
单击“加密”按钮，将密文导出到DES文件夹（D:\Work\Encryption\DES\）中，通告同组主机获取密文，并将密钥k告诉同组主机。
（3）单击“导入”按钮，从同组主机的的DES共享文件夹中将密文导入，然后在密钥窗口输入被同组主机通告的密钥k，点击“解密”按钮进行DES解密。
（4）将破解后的明文与同组主机记录的明文比较。
2．DES算法本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“DES加密算法”｜“演示”页签,向64位明文中输入8个字符（8*8bit=64），向64位密钥中输入8个字符（8*8bit=64）。
点击“加密”按钮。
完成加密操作，分别点击“初始置换”、“密钥生成演示”、“十六轮加密变换”和“终结置换”按钮，查看初始置换、密钥生成演示、十六轮加密变换和终结置换的详细加密操作流程。
二、AES1．AES加密解密（1）本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“AES加密算法”｜“加密/解密”页签，在明文输入区输入明文：hello,world（2）在密钥窗口输入16（128位）个字符的密钥k，要记住这个密钥以用于解密，密钥k=lijinyi123456789。
单击“加密”按钮，将密文导出到AES文件夹（D:\Work\Encryption\AES\）中，通告同组主机获取密文，并将密钥k告诉同组主机。
现代密码学实验报告(DES-AES-RSA)
4,11,2,14,15,0,8,13,3,12,9,7,5,10,6,1,13,0,11,7,4,9,1,10,14,3,5,12,2,15,8,6,
1,4,11,13,12,3,7,14,10,15,6,8,0,5,9,2,6,11,13,8,1,4,10,7,9,5,0,15,14,2,3,12,
38,6,46,14,54,22,62,30,
37,5,45,13,53,21,61,29,
36,4,44,12,52,20,60,28,
35,3,43,11,51,19,59,27,
34,2,42,10,50,18,58,26,
33,1,41,9,49,17,57,25};
//E位选择表
static const char e_table[48]={32,1,2,3,4,5,4,5,
19,11,3,60,52,44,36,
63,55,47,39,31,23,15,
7,62,54,46,38,30,22,
14,6,61,53,45,37,29,
21,13,5,28,20,12,4};
//pc2选位表
const static char pc2_table[48]={14,17,11,24,1,5,3,28,
{
for(char i=0,j,k;i<8;i++,in+=6,out+=4)
2.AES算法的基本原理和特点。
答：AES加密数据块分组长度必须为128比特，密钥长度可以是128比特、192比特、256比特中的任意一个（如果数据块及密钥长度不足时，会补齐）。AES加密有很多轮的重复和变换。大致步骤如下：1、密钥扩展（KeyExpansion），2、初始轮（Initial Round），3、重复轮（Rounds），每一轮又包括：SubBytes、ShiftRows、MixColumns、AddRoundKey，4、最终轮（Final Round），最终轮没有MixColumns。
作业2--AES实验报告--夏磊--S1048035
信息安全实验报告作业2-AES加密解密姓名：夏磊学号：S1048035班级：2010级秋季班指导教师：王昭目录信息安全实验报告 (1)1设计思路及主要代码分析 (2)1.1实验目的 (2)1.2实验要求 (3)1.3设计思路 (3)1.3.1程序流程图 (3)1.3.2实验原理 (4)1.3.3设计说明 (6)1.4程序源代码 (7)2实验结果及问题分析 (51)2.1运行结果 (51)2.2结果分析 (55)3附录 (55)3.1机器环境及配置 (55)3.2编译环境 (56)3.3程序及源码 (56)1设计思路及主要代码分析1.1 实验目的1、理解AES加密和解密原理。
2、理解五种模式（ECB、CBC、CFB、OFB和CTR）的加解密过程。
1.2 实验要求实现AES ，要求：C 和/或C++语言，五种模式（ECB 、CBC 、CFB 、OFB 和CTR ）的加解密，程序可以输入明文文件，输出密文文件，允许选择加解密模式，并进行加解密正确性测试。
1.3 设计思路1.3.1 程序流程图 1) 主程序流程图1.3.2实验原理AES是分组密钥，算法输入128位数据，密钥长度也是128位。
用Nr表示对一个数据分组加密的轮数（加密轮数与密钥长度的关系如表1所列）。
每一轮都需要一个与输入分组具有相同长度的扩展密钥Expandedkey(i)的参与。
由于外部输入的加密密钥K长度有限,所以在算法中要用一个密钥扩展程序(Keyexpansion)把外部密钥K扩展成更长的比特串,以生成各轮的加密和解密密钥。
1.1圈变化AES每一个圈变换由以下三个层组成:非线性层——进行Subbyte变换；线行混合层——进行ShiftRow和MixColumn运算；密钥加层——进行AddRoundKey运算。
① Subbyte变换是作用在状态中每个字节上的一种非线性字节转换,可以通过计算出来的S盒进行映射。
② ShiftRow是一个字节换位。
AES实验
AES的设计原则
能抵抗所有已知的攻击； 在各种平台上易于实现，速度快； 设计简单。
使用Java技术实现荣戴尔算法
在Jdk1.5之后，Sun公司在Java中添加了 实现荣戴尔算法的类和接口，使得使用 java语言来进行对称加密变的简单了。 由于其它语言目前尚没有太完善的解决 方案，所以本次实验建议使用Java语言 来实现。
加密过程1-生成密钥
String st = keyPanel.getText();//取得系统自动生成密钥 //判断是否满足32位密钥的要求，如果小于32则要增加到32位 if (st.length() < 32) {//如果密钥小于32位，则系统提示需要增加 JOptionPane.showMessageDialog(this, "秘钥长度不符合要求，这里对输入秘钥进行随机填充，以使得 秘钥达到128比特！"); char[] charset = { ‘0’, ‘1’, ‘2’, ‘3’, ‘4’, ‘5’,‘6’, ‘7’, ‘8’, ‘9’, ‘A’，‘B’, ‘C’, ‘D’,‘E’, ‘F’ };//填充进来的数据 while (st.length() < 32) {//循环增加，直到满足32位要求 char ch = charset[(int) (Math.random() * 16)]; st = st + ch;} keyPanel.setText(st);//增加结束后，把新的密钥添加到密钥面板 上。
在对称加密技术中，加密和解密过程采用一把 相同的密钥，通信时双方都必须具备这把密钥， 并保证密钥不被泄露. 通信双方采用对称加密技术进行通信时，必须 先约定一个密钥，这种约定密钥的过程称为 “分发密钥”。有了密钥后，发送方使用这一 密钥，并采用合适的加密算法将所要发送的明 文转变为密文。密文到达接收方后，接收方用 解密算法(通常是发送方所使用的加密算法的 逆)，并把密钥作为算法的一个运算因子，将 密文转变为原来的明文。
AES加密算法实验报告
AES加密算法实验报告实验报告：AES加密算法一、实验目的与背景AES（Advanced Encryption Standard，高级加密标准）是目前最常用的对称加密算法之一，被广泛应用于数据保密领域。
本实验旨在深入了解AES加密算法的原理和实现过程，掌握其加密和解密的基本操作。
二、实验原理1.初始化状态：将明文分成若干个块，并对每个块进行初始化处理，包括状态添加轮密钥、字节替代、行移位和列混淆。
2.轮函数：通过迭代轮函数，将每个块中的状态混淆，进一步增强加密强度。
3.轮密钥扩展：通过原始密钥生成一系列轮密钥，用于每轮轮函数的运算。
4.复制和结束状态：将各个加密块的状态复制到输出中，并进行最终处理，得到密文。
三、实验过程本实验采用python编程语言，在PyCryptodome库的支持下进行AES 加密算法的实验。
1. 环境准备：安装PyCryptodome库。
2.密钥生成：通过输入一个128位的密钥，生成轮密钥扩展所需的所有轮密钥。
3.加密操作：输入明文，对其进行分组，并逐个块进行加密操作。
4.解密操作：输入密文，对其进行分组，并逐个块进行解密操作。
四、实验结果与分析本实验选取了一个128位的密钥，并对一段文字进行加密和解密实验。
实验结果表明，AES加密算法能够有效保护数据的机密性。
1.加密结果：明文经过AES加密后，得到了一段密文。
密文经过解密操作后，可以得到与原明文相同的结果。
说明AES加密算法是可逆的。
2.加密强度：AES加密算法使用的128位密钥，远超传统DES算法的56位密钥。
这使得破解AES加密算法需要极大的计算成本，增强了数据的安全性。
3.加密效率：AES加密算法在实际应用中具有较高的性能指标，加密速度快，适用于大规模数据的加密保护。
五、实验总结通过本次实验，我们了解到了AES加密算法的基本原理和实现方法，了解了其分组加密和解密的整个过程，并通过实验验证了其加密强度和效果。
AES算法在保证数据安全性的同时，提供了较高的加密和解密性能，适用于信息安全领域的各种加密场景。
密码学实验-实验2 DES和AES
密码学原理与实践实验报告一、实验目的①了解AES加密解密算法原理②了解DES加密解密算法原理二、实验内容与设计思想1.DES加密流程2.对于每个64位长度的明文分组的加密过程：①初始置换：输入分组按照初始置换表重排次序，进行初始置换。
②16轮循环：DES对经过初始置换的64位明文进行16轮类似的子加密过程.③终结置换：按照终结置换表进行终结置换，64位输出就是密文。
3.子密钥产生过程4.AES加密流程对于任意长度的明文，AES首先对其进行分组，每组的长度为128位。
分组之后将分别对每个128位的明文分组进行加密。
对于每个128位长度的明文分组的加密过程如下：（1）将128位AES明文分组放入状态矩阵中。
（2）AddRoundKey变换：对状态矩阵进行AddRoundKey变换，与膨胀后的密钥进行异或操作（密钥膨胀将在实验原理七中详细讨论）。
（3）10轮循环：AES对状态矩阵进行了10轮类似的子加密过程。
前9轮子加密过程中，每一轮子加密过程包括4种不同的变换，而最后一轮只有3种变换，前9轮的子加密步骤如下：●SubBytes变换：SubBytes变换是一个对状态矩阵非线性的变换；●ShiftRows变换：ShiftRows变换对状态矩阵的行进行循环移位；●MixColumns变换：MixColumns变换对状态矩阵的列进行变换；●AddRoundKey变换：AddRoundKey变换对状态矩阵和膨胀后的密钥进行异或操作。
最后一轮的子加密步骤如下：●SubBytes变换：SubBytes变换是一个对状态矩阵非线性的变换；●ShiftRows变换：ShiftRows变换对状态矩阵的行进行循环移位；●AddRoundKey变换：AddRoundKey变换对状态矩阵和膨胀后的密钥进行异或操作；5.AES解密过程AES的加密和解密过程并不相同，首先密文按128位分组，分组方法和加密时的分组方法相同，然后进行轮变换。
密码学实验报告
目录AES加密算法实现 (2)一．实验目的 (2)二．实验原理 (2)三．实验步骤 (2)四．实验结果 (6)五．实验心得 (7)六．源代码： (8)RSA加解密算法实现 (17)一．实验目的： (17)二．实验要求： (17)三．RSA函数主要代码 (17)四．运算结果显示： (20)五．实验心得 (20)AES加密算法实现一．实验目的1.深入理解AES加密/解密算法理论的基础上，设计一个AES加密/解密软件系统；2．完成一个明文分组的加解密，明文和密钥是十六进制，长度都为128比特（32个16进制数），输入明文和密钥，输出密文，进行加密后，能够进行正确的解密；二．实验原理AES的区块长度固定为128 比特，密钥长度则可以是128，192或256比特；大多数AES计算是在一个特别的有限域完成的。
AES加密过程是在一个4×4的字节矩阵上运作，这个矩阵又称为“状态矩阵”，其初值就是一个明文区块（矩阵中一个元素大小就是明文区块中的一个Byte）。
加密时，各轮AES加密循环（除最后一轮外）均包含4个步骤：1.SubBytes —通过一个非线性的替换函数，用查找表的方式把每个字节替换成对应的字节。
2.ShiftRows —将矩阵中的每个行进行循环式移位。
3.MixColumns —列混淆。
这个步骤使用线性转换来混合每列的四个字节。
4.AddRoundKey —矩阵中的每一个字节都与该次回合轮密钥（round key）做XOR运算；每个子密钥由密钥生成方案产生。
三．实验步骤（一）加密1.密钥生成void keyexpansion(unsigned char S_BOX[][16],unsigned char keys[][44]){unsigned char Rcon[11] = {0,1,2,4,8,16,32,64,128,27,54};unsigned char past[4];register int i,j;//打开密钥文件if((fp=fopen("Key.txt","r"))==NULL){printf("CAN NOT OPEN THE FILE!\n");return ;}printf("\n请输入密钥！\n");for(i = 0;i <= 3;i ++)for(j = 0;j <= 3;j ++){fscanf(fp,"%02x",&keys[j][i]);printf("%02x ",keys[j][i]);}for(i = 4;i <= 43;i ++){ //make the other 40 keys if(i % 4 == 0){ //如果能被4整除，特殊处理for(j = 1;j <= 4;j ++) //把前一个密钥移位赋值给数组past[j - 1] = keys[j % 4][i -1];for(j = 0;j <= 3;j ++){if(j == 0)keys[j][i] = S_BOX[past[j] / 16][past[j] % 16] ^ Rcon[i / 4] ^ keys[j][i - 4];elsekeys[j][i] = S_BOX[past[j] / 16][past[j] % 16] ^ keys[j][i - 4];}}else{for(j = 0;j <= 3;j ++){keys[j][i] = keys[j][i - 4] ^ keys[j][i - 1];}}}}2.字节变换void bytesub(unsigned char S_BOX[][16],unsigned char B[][4]){register int i,j;for(i = 0;i <= 3;i ++)for(j = 0;j <= 3;j ++)B[i][j] = S_BOX[B[i][j] / 16][B[i][j] % 16];}3. 行移位void shiftrow(unsigned char B[][4]){int i,temp;temp = B[1][0];for(i = 0;i <= 2;i ++)B[1][i] = B[1][i + 1];B[1][3] = temp;for(i = 0;i <= 1;i ++){temp = B[2][i];B[2][i] = B[2][i + 2];B[2][i + 2] = temp;}temp = B[3][3];for(i = 3;i >=1;i --)B[3][i] = B[3][i - 1];B[3][0] = temp;}4. 列混合运算unsigned char xtime (unsigned char input){ // x乘法('02'乘法)int temp;temp = input<<1;if(input & 0x80){temp ^= 0x1b;}return temp;}void mixcolumn(unsigned char input[][4]){ //列混合int i, j;unsigned char output[4][4];for(j = 0;j <= 3;j++)for(i = 0;i <= 3;i++)output[i][j] = xtime(input[i%4][j]) //0x02乘法^ ( input[ ( i + 1 ) % 4][j] ^ xtime( input[ ( i + 1 ) % 4][j] ) ) //0x03乘法^ input[ ( i + 2 ) % 4][j] //0x01乘法^ input[ ( i + 3 ) % 4][j]; //0x01乘法for(i = 0;i <= 3;i ++)for(j = 0;j <= 3;j ++)input[i][j] = output[i][j];}（二）解密运算1.逆行移位void invshiftrow(unsigned char B[][4]){int i,temp;temp = B[1][3];for(i = 3;i >= 1;i --)B[1][i] = B[1][i - 1];B[1][0] = temp;for(i = 0;i <= 1;i ++){temp = B[2][i];B[2][i] = B[2][i + 2];B[2][i + 2] = temp;}temp = B[3][0];for(i = 0;i <= 2;i ++)B[3][i] = B[3][i + 1];B[3][3] = temp;}2.逆列混合运算void invmixcolum(unsigned char input[][4]){int i, j;unsigned char output[4][4];for(j=0; j< 4; j++)for(i=0; i<4; i++)output[i][j] = (xtime(xtime(xtime(input[i % 4][j]))) ^ xtime(xtime(input[i % 4][j]))^xtime(input[i % 4][j])) //0x0E乘法^ (xtime(xtime(xtime(input[ ( i + 1 ) % 4][j]))) ^ xtime(input[ ( i + 1 ) % 4][j]) ^ input[ ( i + 1 ) % 4][j]) //0x0B乘法^ (xtime(xtime(xtime(input[ ( i + 2 ) % 4][j]))) ^ xtime(xtime(input[ ( i + 2 ) % 4][j])) ^ input[ ( i + 2 ) % 4][j]) //0x0D 乘法^ (xtime(xtime(xtime(input[ ( i + 3 ) % 4][j]))) ^ input[ ( i + 3 ) % 4][j]); //0x09乘法for(i = 0;i <= 3;i ++)for(j = 0;j <= 3;j ++)input[i][j] = output[i][j];}3.逆字节变换void invbytesub(unsigned char N_S_BOX[][16],unsigned char B[][4]){register int i,j;for(i = 0;i <= 3;i ++)for(j = 0;j <= 3;j ++)B[i][j] = N_S_BOX[B[i][j] / 16][B[i][j] % 16];}四．实验结果我将明文设为13 43 67 69 88 d5 f6 8d 64 23 90 a2 e0 f5 b4 34，密钥设为23 43 45 78 28 af cd ab f7 d4 88 09 c3 4f 3c 57，运行结果如下：五．实验心得本程序是处理的AES分组大小和密钥长度都为128位，迭代轮数为10轮。
实验报告_密码学(二)2024
实验报告_密码学（二）引言概述：密码学是一门研究如何保护信息安全的学科，它的应用广泛涵盖了数据加密、数据完整性校验和身份认证等方面。
本实验报告旨在深入探讨密码学的相关知识，包括对称密码学、非对称密码学、哈希函数和数字签名的原理与应用等内容。
正文：1. 对称密码学- 原理：对称密码学采用相同的密钥对数据进行加密和解密，常用的算法有DES、AES等。
- 分组加密：将数据按固定长度进行分组加密，提高数据的安全性。
- 工作模式：常用的工作模式有电子密码本模式、密码分组链接模式等，用于提供更高的安全性和数据完整性。
- 密钥管理：讨论密钥的生成、分发和保护，包括密钥的更新和撤销等问题。
2. 非对称密码学- 原理：非对称密码学采用不同的密钥对数据进行加密和解密，常用的算法有RSA、DSA等。
- 公钥密码算法：介绍公钥密码算法的加密流程和解密过程，讨论公钥和私钥的生成和管理。
- 数字证书：介绍数字证书的概念和作用，讨论数字证书的颁发和验证过程。
- 密钥交换：讨论密钥交换协议，如Diffie-Hellman密钥交换协议，用于实现安全的密钥交换。
3. 哈希函数- 原理：哈希函数将任意长度的数据转换为固定长度的哈希值，常用的算法有MD5、SHA-1等。
- 安全性分析：讨论哈希函数的安全性，包括抗碰撞性、抗第二原像性和抗预像性等。
- 应用场景：介绍哈希函数在数字签名、消息认证码和数据完整性校验等方面的应用。
4. 数字签名- 原理：数字签名是利用非对称密码学中的私钥对消息进行加密，用于验证消息的真实性和完整性。
- 数字签名算法：介绍常用的数字签名算法，如RSA数字签名算法、DSA数字签名算法等。
- 数字证书：讨论数字证书在数字签名中的作用，以及数字证书颁发和验证的过程。
- 权威性和不可否认性：讨论数字签名的权威性和不可否认性，保证消息的信任和可靠性。
5. 密码学应用- 加密通信：介绍密码学在网络通信中的应用，如SSL/TLS协议和VPN等。
AES密码学
S盒变换表述如下：
对输入矩阵的人一个元素A作如下变换S[A]:
1)一个元素A从存储角度看都是一个八位的二进制数。算出前四位所代表的十六进制数x和后四位所代表的十六进制数y。
128位数据分组与扩展密钥的异或运算s盒变换行变换列变换与扩展密钥的异或运算s盒变换行变换与扩展密钥的异或运算输出128位数据128位数据分组与扩展密钥的异或运算反行变换反s盒变换反列变换与扩展密钥的异或运算反行变换反列变换与扩展密钥的异或运算输出128位数据第二部分
实验课程名称：___密码学______
u32_t tmp = tk[kwc - 1];
tk[0] ^= (u32_t(sm_sbox[(tmp >> 16) & 0xFF]) << 24 | u32_t(sm_sbox[(tmp >> 8) & 0xFF]) << 16 |
u32_t(sm_sbox[tmp & 0xFF]) << 8 | u32_t(sm_sbox[tmp >> 24])
2.综合分析和结论
AES相比DES和3DES运算速度较快，密钥长度更长，安全比这两者更高。而另一方面资源消耗要比这两者要低。AES是替代DES,3DES的理想对称加密方法。
3.小结
Rijndael密码是一个迭代型分组密码, 其分组长度和密码长度都是可变的,分组长度和密码长度可以独立的指定为128 比特,192 比特或者256 比特。AES 的加密算法的数据处理单位是字节,128 位的比特信息被分成16个字节, 按顺序复制到一个4×4 的矩阵中, 称为状态(state),AES 的所有变换都是基于状态矩阵的变换。用Nr 表示对一个数据分组加密的轮数( 加密轮数与密钥长度的关系如表2 所示) 。在轮函数的每一轮迭代中, 包括4 步变换, 分别是字节代换运算(ByteSub())、行变换(ShiftRows())、列混合(MixColumns())以及轮密钥的添加变换(AddRoundKey()), 其作用就是通过重复简单的非线形变换、混合函数变换, 将字节代换运算产生的非线性扩散, 达到充分的混合, 在每轮迭代中引入不同的密钥, 从而实现加密的有效性。
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实验二：对称密码算法AES实验安全0901 王宇航 09283020
实验报告
1.实验目的：
深刻掌握AES算法的运行原理；
掌握对称密码工作模式；
编程实现Simplified-AES算法加密过程。
2.实验步骤：
（1）观察AES算法流程：
①阅读SimpleISES平台对称密码基本加密实验模块中关于AES算法的实验
原理和实验步骤；
②观看AES动画演示, 掌握AES算法基本流程；
③查看AES轮密钥生成过程；
④AES扩展实验, 掌握AES算法中涉及的4种变换。
（2）对称密码工作模式实验：
①打开SimpleISES平台中的”对称密码工作模式实验”, 阅读实验原理及
实验步骤
②在该模块的实验实施部分, 比较各种填充方式和工作模式的不同；
③描述ISO 9797M2填充方式的工作方式。
（3）Simplified-AES实现：
编程实现课本183页定义的Simplified AES加密过程。
3.实验结果：
（1）完成Simplified-AES加密程序编写：
程序输入2字节明文及2字节密钥：6F6B、A73B
程序输出2字节密文：0738
（2）程序运行截图：。