实验一 古典密码—单表代换 - 图文

实验一 古典密码—单表代换

【实验目的】

理解代换密码的基本思想

理解移位密码、仿射密码等算法的原理 掌握上述各个算法的输入输出格式和密钥格式 掌握上述各个算法的加解密过程和实现方法

【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=Ek(m)=m+k(mod 26) m=Dk(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 (mod26)

其中，m、c、k是满足0≤m,c,k≤25，且gcd(k,26)=1的整数。

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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=Ea,b(m)=am+b(mod 26)

M=Da,b(C)=a(c-b)(mod 26)

其中：a-1、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的逆元，即a ?a≡1 mod 2

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【实验环境】

ISES 客户端

Microsoft CLR Debugger 2005或其它调试器

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【实验内容】

通过运算器工具实现移位密码、乘法密码、仿射密码 对各个算法的加解密进行扩展实验和算法跟踪

【实验步骤】

此处以移位密码为例说明，乘法密码、仿射密码可参照完成。 一、 加解密计算

(一) 加密

(1) 参照实验原理，在明文栏输入所要加密的明文，在密钥栏输入相应的密钥，如下图1.1-2所

示。

图 1.1-2

(2) 点击“加密”按钮，在密文文本框内就会出现加密后的密文，如图1.1-3所示。

图1.1-3

(二) 解密

(1) 在密文栏相应的文本框内输入所要解密的密文，在密钥栏输入相应的密钥，如图1.1-4

所示。

图 1.1-4

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(2) 点击“解密”按钮，在明文文本框内就会出现解密后的明文，如图1.1-5所示。

图 1.1-5

二、扩展实验

(1) 点击扩展实验下的按钮，进入相应算法的扩展实验面板，此处为移位密码扩展实验的

面板，如图1.1-6所示。

图 1.1-6

(2) 在“密钥 k”栏中输入一个介于 0~25 之间的整数，如 19，点击“确定”按钮后，系

统显示出“明文-密文映射表”，如图1.1-7所示。

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图1.1-7

(3) 在明文文本框中输入明文（如“Classical Cryptology.”），并点击“加密”按钮，在密

文文本框内就会出现加密后的密文（如“VETLLBVTEVKRIMHEHZR”。注，系统会 自动删除非英文字母，并自动将明文变换为小写字母），如图 1.1-8所示。

图1.1-8

(4) 解密过程是加密过程的逆过程，在密文文本框中输入密文(确保密钥已经正确输入)，

点击“解密”按钮，即可得到相应的明文。

三、 算法跟踪 (一) 算密跟踪

(1) 选择要跟踪的算法即移位密码，在相应的算法计算区域填写明文和密钥。

(2) 点击“跟踪加密”按钮，此时会弹出选择跟踪调试器对话框，如图 1.1-9 所示，对话

框中所列出的可选调试器根据系统中所安装的调试器而不同。

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