古典密码课程设计.doc

目录
论文摘要 2
设计任务及要求 3
1、设计任务 3
2、设计要求 3
第一章凯撒密码 4
一、凯撒密码的原理 4
二、凯撒密码的改进及评价 4
三、凯撒密码的流程图及程序 6
第二章仿射密码 8
一、仿射密码的原理 8
二、仿射密码的流程图及程序 9
第三章栅栏置换密码技术 14
一、栅栏置换密码技术的原理 14
二、栅栏置换密码技术的流程图及程序 15
心得体会 20
参考文献 21
论文摘要
密码技术已被广泛应用到了信息技术的许多领域,是实现信息系统的关键技术之一,在保障网络信息安全的应用中具有重要地位。密码技术的研究内容除传统的信息机密性保护技术外,还包括数字签名、报文和身份鉴别、密钥管理、安全协议等与信息安全密切相关的重要内容。密码学是信息安全、通信工程、计算机科学、信息管理、电子商务等学科的专业基础课程及重要的教学内容。
保护数据的方法属于密码学范畴。密码学是结合数学、计算机科学、电子与通信等诸多科学于一身的交叉学科。它以研究数学保密为目的,对存储或者传输的信息采取秘密的交换以防止第三者对信息的窃取。密码学包括两个领域:密码编码学和密码分析学。
密码系统按将明文转换为密文的操作类型分为:替代密码和置换密码。替代是古典密码中用到的最基本的处理技巧之一,它在现代密码学中也得到广泛的应用。所谓替代就是将明文中的一个字母由其他字母、数字或符号替代的一种方法。置换密码又称为换位密码,这种密码通过改变明文消息个元素的相对位置,但明文消息元素本身的取值或内容形式不变,而替代密码中,可以认为是保持明文的符号顺序,但是将它们用其他符号代替。
本论文将介绍了两种替代密码:凯撒密码和仿射密码,一种置换密码:栅栏置换密码技术。
设计任务及要求
1、设计任务
设计能够利用古典密码算法进行加/解密的C语言程序
2、设计要求
(1)复****密码学》中有关古典密码体制的相关知识
(2)利用C语言设计可执行程序
(3)在设计过程中,要求设计至少两种的古典密码算法,并且必须包括仿射密码的C语言实现
(4)设计报告中应包括设计原理、程序设计详细说明书以及调试结果
第一章凯撒密码
一、凯撒密码的原理
最早最经典的替换法就是凯撒加密法,消息中每个字母换成它后面3个字母的字母,即密钥π=3,并进行循环替换,即最后的3个字母反过来用最前面的字母,基本替换对照表见表1-1
例如,明文ATTACK AT FIVE变成密文 DWWDFN DW DILYH
表1-1 凯撒加密对照表
明文
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
密文
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
N
O
P
明文
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
密文
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
A
B
C
对加密后的密文进行解密时则用π的逆置换进行替代。
凯撒密码的算法评价:很容易破解,数字3就是密钥。
二、凯撒密码的改进及评价
算法改进1:在凯撒加密法中,密文字母与明文字母不一定相隔3个字母,而是可以相隔多个字母,会更复杂一些,也就更难破译。英语有26个字母,字母A可以换成字母表中的其他字母(B-Z)。因此替换相隔在1-25之间,共有25中替换的可能性。
算法改进1的评价:该算法的密钥虽然不是固定的数字3,而是1-25之间变换的数字,但在各种变换是有限的,一种针对有限可能性加密的攻击方法是强力攻击法,它实际上是采用的穷举法,即通过所有置换与组合攻击密文消息。用强力攻击方法可以破解上述改进的凯撒加密法,密码分析者只要知道下面3点就可以采用强力攻击的方法破解改进的凯撒加密法。
(1)密文是用替换技术从明文得到的。
(2)只有25中可能性。
(3)明文的语言是英语。
算法改进2:在凯撒加密法中,假设某个明文消息的所有字母不是采用相同间隔的替换模式,而是采用随机替换,每个A可以换成B-Z的任意字母,B也可以换成A或C-Z得任意字母……注意:不要重复替换,例如:A既对应C有对应H,因为这样解密无法进行。
改进算法2的评价:数学上,现在可以使用26个字母的任何置换与组合,从而得到……2=25!种可能的替换方法,这么多的组合,即使利用最先进的计算机也需要许多年才能破解,这样就解决了强力攻击。但这种一对一的替换方法有一个很大的弊端,从前面的把明文ATTACK AT FIVE加密成密文DWWDFN DW DILYH的例子可以看出,明文中得字母频率统计规律与密文中的统计规律一致,如在明文中A和T个出现3次,在明文中对应得D和W也个出现3次,这种规律给密码分析者破解密码带来了