密码学实验报告Word格式.docx

1、七、实验报告实验报告主要包括实验目的、实验内容、实验原理、源程序及结果。移位密码加密:#includea&stringi?stringi+n-26:stringi+n）; void main（） char str100; printf（请输入一段明文）; gets（str）; change（str）;密文为：n puts（str）;移位密码解密： stringi=（stringi+nstringi-n+26:stringi-n）;请输入一段密文明文为：仿射密码加密：stdio.（ char a,int x,int y）int i;for（i=0;ai!ai=（x*（ai-97）+y）%26+9

2、7;main（） char string100; int x,y;输入 gets（string）;请输入密钥 scanf（%d,%d,&x,&y）;明文：%sn,string）; fun（string,x,y）;仿射密码解密：密文：密码加密：stdio.（old）; for（i=t;i（5-t%5）+t;i+） 将一维数组old每5个分成一组 不足5位的用X补充 oldi=x for（i=t+（5-t%5）;100;20;i+） 将一维数组old转换成一个20*5的二维数组temp for（j=0;j5;j+） tempij=old5*i+j;i+） 密文字母交换顺序 new1i0=tempi

3、1; new1i1=tempi4; new1i2=tempi3; new1i3=tempi0; new1i4=tempi2; char old100,new1205; gets（old）; change（old,new1）;%s,new1）;密码解密 for（j=0; tempij=old5*i+j; new1i1=tempi0; new1i4=tempi1; new1i3=tempi2; new1i0=tempi3; new1i2=tempi4;实验二 序列密码编程实现序列密码RC4的加密方法。序列密码RC4。RC4首先进行S表的初始化：（1）；（2）用密钥填充另一个256字节的数组K，如果

4、密钥长度小于256字节，则依次重复填充，直至填满这个数组。（3）J0；（4）对于I0到255，重复以下步骤; 交换和。RC4对下面（1）（5）循环后，得出密钥流的一个字节z。（2）（3）（4）交换和；（5）；（6）.线性移位寄存器：stdio.（） int i,j ; char ans ; while （ 1 ）n*nnPlease input the InitKey : 输入四个字符作为初始密钥，老师要求：good for （ i=0 ; i4 ; i+ ）%cInputKeyi）; KeyToBit（）;nPlease input the Information encrypted （ E

5、nd with # ） : 输入需要加密的明文，以#作为结束符 1000 ;Infoi）; 记录输入的明文 tempInfoi = Infoi ; 将Ascii值同步附给tempInfo if （ Infoi = # ） InfoLength = i ; break ; 遇到#则停止读取 The Cipher is : for （ i=0,j=0 ;InfoLength ; InfoToBit（i）; 每个明文字符单独转化为8bit位序列，保存到Bit8 LFSR（）; 加密 Cipherj = Out0 ;,Cipherj）; Cipherj+1 = Out1 ;,Cipherj+1）; j

6、 = j + 2 ;Continue? yn ? n getchar（）; 消除前面输入的字符对本次输入的影响 ans）; if （ ans = n ） 按n不继续测试 break ;void KeyToBit（） int i,j,r; r = InputKeyi ; for （ j=0 ; j8 ; j+ ） Bitj = 0 ; 每个密钥序列初始化为全0，避免上一次转化保存到Bit数组给本次转化的影响。 j = 7 ; while （ r!=0 ） 十进制转化为二进制的普遍算法 Bitj- = r % 2 ; r = r 2 ; for （ j=1 ;=8 ; j+ ） 将本次转化得到的8

7、位序列附给初始化密钥序列InitKey相应的位 InitKey8*i+j = Bitj ;-void LFSR（） int p,q,temp; p = 0 ; while （ p 0 ; q- ） 将InitKey的元素后移，空出第0个的空间 InitKeyq = InitKeyq-1 ; InitKey0 = temp ; InitKey0 保存抽头序列的异或值 LFSRKeyp = InitKey31 ; 这个就是每一次要求的LFSR序列，8个保存一次，便于加密 p+; for （ p=0 ; p p+ ） Bitp = Bitp LFSRKeyp ; 当前明文字符的位序列与当前得到的LF

8、SR异或得到加密结果 Output16（）; 得到的8位0、1序列转化为16进制输出 void Output16（） int i,j,TextInt,OutInt2; TextInt = 0 ; OutInt0 = 0 ; OutInt1 = 0 ; i+ ） 先把二进制转化为十进制整数保存在TextInt中 TextInt = TextInt + Biti * （int）pow（2,7-i） ; j = 1 ; while （ 1 ） 十进制转化为十六进制（整数表示） OutIntj = TextInt % 16 ; TextInt = TextInt 16 ; j- ; if （ j 9

9、） Outi = OutInti - 10 + A ; else Outi = OutInti + 0void InfoToBit（int j） int TextInt,i; TextInt = Infoj ; i = 0 ; Biti = 0 ; i = 7 ; while （ TextInt != 0 ） Biti = TextInt % 2 ; TextInt = TextInt 2 ; i-;实验三 DES4学时编程实现分组密码DES的加解密方法。 分组密码DES。DES是对二元数字分组加密的分组密码算法，分组长度为64比特。每64位明文加密成64位密文，没有数据压缩和扩展，密钥长度为

10、56比特，若输入64比特，则第为奇偶检验位，所以，实际密钥只有56位。DES算法完全公开，其保密性完全依赖密钥。图3-1是DES全部16轮的加解密结构图，其最上方的64比特输入分组数据，可能是明文，也可能是密文，视使用者要做加密或解密而定。而加密与解密的不同处，仅在于最右边的16个子密钥的使用顺序不同，加密的子密钥顺序为，而解密的子密钥顺序正好相反，为。DES算法首先对输入的64位明文X进行一次初始置换IP（见图3-2），以打乱原来的次序。对置换侯的数据分成左右两半，左边记为，右边记为，对施行在子密钥控制下的变换，其结果记为,得到的32比特输出再与做逐位异或（XOR）运算，其结果成为下一轮的，

11、则成为下一轮的。对，施行和，同样的过程得, ,如此循环16次，最后得,。再对64位数字,施行初始置换的逆置换（见图3-2），既得密文Y。运算过程可用公式（3.1）简洁地表示如下：, i=1,2,16. （3.1）注意，在16次加密后并未交换，而直接将,作为的输入，这样做使得DES的解密和加密完全相同，在以上过程中只需输入密文并反序输入子密钥，最后获得的就是相应的明文。以上是对DES加解密过程得描述。我们把从到的变换过程称为一轮加密。初始置换IP及其逆置换并没有密码学意义，因为X与IP（X）（或Y与（Y）的一一对应关系是已知的，如X德第58比特是IP（X）的第1比特，X的第50比特是IP（X）的

12、第2比特等等。他们的作用在于打乱原来输入X的ASC2码字划分的关系，并将原来明文的第位（校验位）变成IP的输出地一个字节。函数是整个DES加密法中最重要的部分，而其中的重点又在S-盒（Substitution Boxes）上。函数可记作，其中A为32位输入，J为48位输入，在第i轮，为由初始密钥（亦称种子密钥）导出的第i轮子密钥，输出为32比特。图3-1 DES加解密流程IP 58，50，42，34，26，18，10，2，60，52，44，36，28，20，12，4，62，54，46，38，30，22，14，6，64，56，48，40，32，24，16，8，57，49，41，33，25，17，

13、9 ，1，59，51，43，35，27，19，11，3，61，53，45，37，29，21，13，5，63，55，47，39，31，23，15，7 26,5,图3-2 初始置换IP及逆初始置换的计算过程如下：讲A经过一个选择扩展运算E（见图3-3）变为48位，记为E（A）。计算，对B施行代换S，此代换由8个代换盒组成，就是前面说过的S-盒。每个S-盒有6个输入，4个输出，将B依次分为8组，每组6位，记,其中Bj作为第j个S-盒的输入，的输出为，就是代换S的输出，所以代换S是一个48位输入，32位输出选择压缩运算，讲结果C再施行一个置换P（见图3-3），既得。其中在第i轮为。可用图3-3表示。,

14、13,16,17,20,21,24,25,28,29,32, 1,E P图3-3扩展运算E与置换P其中，扩展运算E与置换P主要作用是增加算法的扩散效果，具体运算如图3-4所示。S-盒是DES算法中唯一的非线性部件，当然也就是整个算法的安全性所在。它的设计原则与过程一直因为种种不为人知的因素所限，而未被公布出来。有些人甚至还大胆猜测，是否设计者故意在S-盒的设计上留下了一些陷门（Trapdoor），以便他们能轻易地破解出别人的密文，当然以上的臆测是否属实，迄今仍无法得知，不过有一点可以确定，那就是S-盒的设计的确相当神秘。图3-4 f函数运算框图每个S-盒是有6个输入，4个输出地变换，其变换规则

15、为：取0,1，.，15上的4个置换，即它的4个排列排成4行，得以4*16矩阵。若给定该S-盒的输入，其输出对应该矩阵第L行n列所对应的数的二进制表示。这里L的二进制表示为,n的二级制表示为,这样，每个S-盒可用一个4*16矩阵或数来表示。密钥方案的计算：子密钥产生过程（图3-5）中的输入，为使用者所持有的64比特初始密钥。在加密或解密时，使用者先将初始密钥输入至子密钥产生流程中即可。首先经过密钥置换PC-1，讲初始密钥的8个奇偶校验位剔除掉，而留下真正的56比特初始密钥。接着并分两路为两个28比特的分组及，再分别经过一个循环左移函数，得到与，连成56比特数据，再依据密钥置换PC-2做重排动作便

16、可输出子密钥，而至的产生方法，以此类推。其中需要注意的是：置换PC-1的输入为64比特，输出为56比特；而密钥置换PC-2的输入和输出分别为56和48比特。图3-5子密钥的产生过程对每个i，计算,，,其中表示一个或两个位置的左循环移位，当i=时，移一个位置，当i=时，移两个位置。void ip（int ora_bit,int l,int r）;ip置换void swap（int key,int c,int d）;种密钥置换选择1void move（int a）;循环左移void move1（int a）;void swap1（int k,int c,int d ）;种密钥置换2void yih

17、uo32（int l,int f）;feistel异或运算void yihuo48（int a,int k）;void s_box（int a6,int sbox416,int result32）;查询s盒void p_swap（int result）;f函数中的置换pvoid F（int r,int k,int result,int sbox416）;feistel F函数void feistel（int l,int r,int k,int sbox416）;feistelvoid ip1（int fei_result64,int ip164）;ip逆置换char ora8,ora_key8

18、;int ora_bit64,key64,k48;int l32,r32,c28,d28,fei_result64,des8;int i,j,n;int sbox8416= 1;s盒printf（请输入明文gets（ora）;密码明文8;i+）将明文从字母转换成2进制 n=orai; if（n%2=0） ora_biti*8+j=0; else ora_biti*8+j=1; n=n2;ip（ora_bit,l,r）;对转换成2进制的明文进行ip置换-所有返回值无问题请输入8位字母种密钥gets（ora_key）;手动输入种密钥i+）将种密钥从字母转换为2进制 n=ora_keyi; keyi*8+j=0; keyi*8+j=1;swap（key,c,d）;种密钥置换116; if（i=0|i=1|i=8|i=15） move（c）; move（d）; move1（c）; move1（d）; swap1（k,c,d）;置换2-得到kfeistel（l,r,k,sbox）;feistel运算32; fei_resulti=li; fei_result32+i=ri;汇合feistel输出的l-16和r-16ip1（fei_result,des）;进行ip逆置换%5c,desi）;void ip（int ora_bit,int l,i