现代密码学实验(题目+代码).doc

实 验 报 告实验课程名称 现代密码学 学 院 理学院 年级 大三 专业班 信科0802 学 生 姓 名 王尔林 学 号 200810010210 开 课 时 间 2010 至 2011 学年第 二 学期 总 成 绩教师签名实验项目名 称实验一、古典密码（认识密码学）成绩一、实验目的 通过实现简单的古典密码算法，理解密码学的相关概念如明文（plaintext）、密文（ciphertext）、加密密钥(encryption key)、解密密钥（decryption key）、加密算法(encryption algorithm)、解密算法(decryption algorithm)等。二、实验内容 1）用CC+语言实现仿射变换（Affine）加/解密算法；2）用CC+语言实现统计26个英文字母出现的频率的程序；3）利用仿射变换加/解密程序对一段较长的英文文章进行加密，再利用统计软件对明文和密文中字母出现的频率进行统计并作对比，观察有什么规律。 放射变换：加密：解密：其中a, b为密钥，且gcd(a, 26)=1实验要求：加/解密程序对任意满足条件的a、b都能够处理。三、实验步骤(1)统计26个英文字母出现的频率的程序#include#include#includeusing namespace std;void main() ifstream in(a.txt); vector s; vector n(26,0); for(int i=0;ix; ) for(int i=0;i26;+i) if(int(x)=si) ni+; float sum=0.0; for(int j=0;j26;+j) sum+=nj; cout统计结果如下：endl; for(int k=0;k26;+k)/ nk=nk/sum; cout char(k+97)出现的概率为：nk/sumendl; /coutnkendl; （2）仿射变换加/解密程序对一段较长的英文文章进行加密#include#include#includeusing namespace std;/判断两个数是不是互素（辗转相除）/bool gcd(int a)int f=26,g,r;g=a;dor=f%g;f=g;g=r;while(r);if(f=1)return 1;elsereturn 0;/求逆/int inv(int a)int x,i;for(i=1;i=30;+i)if(26*i+1)%a=0)x=(26*i+1)/a;break;return x;/void main()cout请你选择操作密码的方式:endl 0表示加密 endl 1表示解密 z;if(z=0|z=1) /cout请输入密钥a和b：ab;if(a25)|(b25)couta，b的输入范围有错！endl;elseif(gcd(a)=0)cout密钥a有误，与26不互素endl;elseif(z=0)/加密算法 ifstream in(a.txt); ofstream out(b.txt); vector s; for(char x;inx; ) s.push_back(int(x); for(int i=0;is.size();+i) si=(a*(si-97)+b)%26; outchar(si+97) ; outendl;cout加密成功！明文请见“b.txt”endl; else/解密算法ifstream in(b.txt); ofstream out(a.txt); vector s; for(char x;inx; ) s.push_back(int(x); for(int i=0;is.size();+i) si=inv(a)*(si-97-b+26)%26; outchar(si+97) ;outendl;cout解密成功！密文请见“a.txt”endl;/elsecout所选操作无效！endl;四、实验结果及分析该程序是对文件进行操作，结果如下：(1) 统计26个英文字母出现的频率的程序(2) 仿射变换加/解密程序对一段较长的英文文章进行加密下面是文本内容：实验项目名 称实验二、流密码（认识LFSR及流密码）成绩一、实验目的通过实现简单的线性反馈移位寄存器（LFSR），理解LFSR的工作原理、本原多项式重要意义。二、实验内容1）利用CC+语言实现LFSR（其中LFSR已给定）；2）通过不同初始状态生成相应的序列，并观察他们的周期有什么特点；3）利用生成的序列对文本进行加/解密（按对应位作模2加运算）。其中的LFSR为：三、实验步骤#include#include#include#includeusing namespace std;void main()/下面是密钥的产生/int a31=1,1,0,0,1;for(int k=5;k31;+k)ak=(ak-2+ak-5)%2;cout密钥如下:endl;for(int jj=0;jj31;+jj)coutajj ;coutendl;/int i=0,key;cout请选择操作方式: 1-加密 2-解密key;vector s,ss;if(key=1|key=2) if(key=1) cout加密成功，密文见out.txtc) int sum=0; for(int j=0;j32) i=(i+j-1)%31+1; else i=i+8; s.push_back(int(c)sum); for(int kk=0;kks.size();+kk) outchar(skk); if(key=2) cout解密成功，明文见in.txtc) int sum=0; for(int j=0;j32)i=(i+j-1)%31+1; else i=i+8; s.push_back(int(c)sum); for(int kk=0;kks.size();+kk) outchar(skk); /elsecout操作无效！endl;四、实验结果及分析在“in.txt”中输入如下内容：实验结果如下：得到密文“out.txt”如下：实验项目名 称实验三、流密码（生成非线性序列）成绩一、实验目的以LFSR序列为基础，生成非线性序列，并利用该序列对文件进行加密、解密。二、实验内容1）利用CC+实现Geffe序列生成器及J-K触发器；2）利用生成的非线性序列对文件进行加密、解密（按对应位作模2加运算）。三、实验步骤#include using namespace std;/return next stateunsigned char fn_feedback(unsigned char n, unsigned char c, unsigned char curr_state)unsigned char t = c & curr_state;unsigned char s = t & (unsigned char)128;/get first bitfor(int i =1; i n; i+)s = s ( (t i) & (unsigned char)128 );return (unsigned char)(curr_state (n-1); /return next statevoid lfsr_output_byte(int n, unsigned char c, unsigned char init_state, unsigned char output_bytes, int byte_length)unsigned char next_state = init_state;for(int i = 0; i byte_length; i+)unsigned char temp = (unsigned char)0;for(int j=0; j j );next_state = fn_feedback(n, c, next_state);output_bytesi = temp;/output a char type of data in binary wayvoid output_binary(unsigned char c)for(int i=0; i 8; i+)if( (c i) & (unsigned char)128 ) cout 1;elsecout 0;void Geffe(unsigned char buf, unsigned char buf1, unsigned char buf2, unsigned char b)for(int i=0; i 10; i+) bi=bufi*buf1i+buf2i*buf1i+buf2i;output_binary( (unsigned char)bi);void JK(unsigned char buf,unsigned char buf1,unsigned char c)for(int i=1; i 11; i+) ci=(bufi+buf1i+1)*ci-1+bufi;output_binary( (unsigned char)ci);void cypt(unsigned char b)unsigned char cypher10,cyph10;coutcypher;for(int j=0;cypherj!=0;j+)cyphj=cypherjbj;coutcyphj;coutendl;for(int k=0;kj;k+)cypherk=cyphkbk;coutcypherk;coutendl;int main(int argc, char* argv)unsigned char buf10,buf110,buf210,b100,c100;/ 函数f 初始状态152lfsr_output_byte(5,(unsigned char)144,(unsigned char)152, buf, 10);lfsr_output_byte(5,(unsigned char)44,(unsigned char)152, buf1, 10);lfsr_output_byte(5,(unsigned char)24,(unsigned char)152, buf2, 10);Geffe(buf,buf1,buf2,b);c0=0;JK(buf,buf1,c);coutendl;coutGeffe operate:endl;cypt(b);coutendl;coutJ-K operate:endl;cypt(c);return 0;四、实验结果及分析实验项目名 称实验五、RSA算法的实现成绩一、实验目的掌握并实现RSA算法。二、实验内容利用CC+实现RSA算法的加、解密运算。具体包括：1) 利用扩展的EUCLID计算 a mod n 的乘法逆元；2) Miller-Rabin素性测试算法对一个给定的大数进行测试；3) 实现的运算，并计算；4) 利用Fermat定理手工计算，并与3）计算的结果对比；5) 实现RSA算法。并对I LOVE THE PEOPLES REPUBLIC OF CHINA加解密。说明：为了方便实现，分组可以小一点，比如两个字母一组。字母及其数字编码字母及其数字编码空格 00N 14A 01O 15B 02P 16C 03Q 17D 04R 18E 05S 19F 06T 20G 07U 21H 08V 22I 09W 23J 10X 24K 11Y 25L 12Z 26M 13三、实验步骤#include #include #include using namespace std;int Euclid(int a,int n)/n大于aint x,y,r;x=n;y=a;for(int i=0;)if(y=0)return x;if(y=1)return y; r=x%y;x=y;y=r;double extenEuclid(double a,double n)/利用扩展的EUCLID计算 a mod n 的乘法逆元double x1=1,x2=0,x3=n,y1=0,y2=1,y3=a,Q;double t1,t2,t3;for(int i=0;) if(y3=0) return x3; coutno reverseendl; if(y3=1) return y2; Q=int(x3/y3); t1=x1-Q*y1; t2=x2-Q*y2; t3=x3-Q*y3; x1=y1;x2=y2;x3=y3; y1=t1;y2=t2;y3=t3;bool Rabin(int a,int n)/Miller-Rabin素性测试算法对一个给定的大数进行测试vector b;unsigned int N=n-1;for(int i=0,j=1; i+)if(jN)break;if( (N i) & (unsigned int)1 ) b.push_back(1);elseb.push_back(0);j*=2;/将n-1表示成二进制形式for(int k=0;kb.size();k+)coutbk;cout=0;ii-)x=d;d=(d*d)%n;if(d=1&x!=1&x!=n-1)return false;if(bii=1)d=(d*a)%n;if(d!=1)return false;return true;double quickindex1(double a,double m,double n)/实现am mod n 的运算vector b;unsigned double N=m;for(int ii=0,j=1;ii+)if(jN)break;if(Nii)& (unsigned double) 1)b.push_back(1);elseb.push_back(0);j*=2;double c=0,d=1;for(int i=b.size()-1;i=0;i-)c*=2;d=(d*d)-int(d*d)/n)*n;if(bi=1)c+=1;d=(d*a)-int(d*a)/n)*n;return d;void transfer(char cypher,double c)int m100=0;for(int i=0,j=0;cypherj!=0;i+=2)if(cypherj= )mi=0;mi+1=0;elsemi=cypherj-64;if(mi10)mi+1=mi;mi=0;elsemi+1=mi%10;mi=mi/10;j+;for(int k2=0;k22*strlen(cypher);k