密码学实验.docx
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密码学实验
专
班
姓
学
《密码学与信息安全》实验报告
业
级
名
号
2015年6月5日
实验一古典密码实验
1实验目的
1.理解代替密码学加密过程
2.理解置换密码学加密过程
2实验内容
1.手动完成Caesar密码
2.Caesar加密
3.Caesar密码分析
4.单表置换密码
5.单表置换密码分析
3实验过程
本练习主机A、B为一组,CD为一组,E、F为一组。
首先使用“快照X”恢复Windows系统环境。
1.手动完成Caesar密码
(1)在实验原理部分我们已经了解了Caesar密码的基本原理,那么请同学们写出当密钥k=j时,对应明文:
datasecurityhasevolvedrapidly的密文:
datasecurityhasevolvedrapidly。
(2)进入实验平台,单击工具栏中的“密码工具”按钮,启动密码工具,在向导区点
击“Caesar密码”。
在明文输入区输入明文:
datasecurityhasevolvedrapidly。
将密钥k调节到3,查看相应的密文,并与你手动加密的密文进行比较。
请根据密钥验证密文与明文对应关系是否正确。
2.Caesar加密
(1)进入“加密解密”丨“Caesar密码”视图,在明文输入区输入明文(明文应为英文),单击“加密”按钮进行加密。
请将明文记录在这里:
Iamastident。
(2)调节密钥k的微调按钮或者对照表的移位按钮,选择合适的密钥k值,并记下该
密钥k值用于同组主机的解密。
加密工作完成后,单击“导出”按钮将密文默认导出到
Caesar共享文件夹(D:
\Work\Encryption\Caesar\)中,默认文件名为Caesar密文.txt。
(3)通知同组主机接收密文,并将密钥k通告给同组主机。
6
(4)单击“导入”按钮,进入同组主机Work\Encryption'Caesar目录(同组主机
IP\Work\Encryption'Caesar),打开Caesar密文.txt。
(5)调节密钥k的微调按钮或对照表的移位按钮,将k设为同组主机加密时的密钥k
值,这时解密已经成功。
请将明文写出:
Iamastident。
(6)将解密后的明文与同组主机记录的明文比较,请对比明文是否相同。
3.Caesar密码分析
(1)本机进入“密码工具”丨“加密解密”丨“Caesar密码”,在明文输入区输入明
文(要求明文有一定的意义以便让同组主机分析)。
请将明文记录在这里:
Iamastident。
(2)调节密钥k的微调按钮或者对照表的移位按钮,选择合适的密钥k值完成Caesar
加密,单击“导出”按钮,将密文默认导出到Caesar共享文件夹中。
(3)通告同组主机(不要通告密钥值k)密文已经放在共享文件夹中,让同组主机获取密文。
(4)单击“导入”按钮将同组主机Caesar密文导入。
(5)调节密钥k的微调按钮或者对照表的移位按钮来调节密钥,从而进行密码分析(平均13次,最坏26次破解)。
请将破解出的明文和密钥记录在这里:
密钥k=6_。
明文Iamastident。
(6)将破解后的密钥和明文与同组主机记录的密钥和明文比较。
如果不同请调节密钥k继续破解。
4.单表置换密码
(1)单击“密码工具”按钮,进入“加密解密”丨“单表置换”丨“加密/解密”视
图,与同组主机协商好一个密钥词组k=iamastudent.
(2)根据“单表置换”实验原理计算出置换表。
(3)计算完成置换表以后,在明文输入区输入明文,单击“加密”按钮用置换表的对
应关系对明文进行加密,加密完成后,单击“导出”按钮,将密文导出到SingleTable
共享目录中,并通告同组主机获取密文。
请将明文记录在这里:
datasecurityhasevolvedrapidly。
(4)单击“导入”按钮将同组主机单表置换密文导入,根据同组主机置换表完成本机置换表,单击“解密”按钮对密文进行解密。
(5)本机将解密后的明文与同组主机记录的明文对照,如果双方的明文一致,则说明实验成功,否则说明本机或同组主机的置换表计算错误。
5.单表置换密码分析
(1)图5-2-1是由统计学得出的英文字母相对频率表。
图5-2-1
由图5-2-1可以看出,英文字母E出现的频率最高,而J和Z出现的频率最低,这样,
就可以通过英文字母出现的频率大致上判定单表置换密码的置换表,从而得到明文。
(2)本机进入“密码工具”丨“加密解密”丨“单表置换”丨“密码分析”页面,单
击“导入”按钮,将密文“单表置换密码分析密文.txt”导入,单击“统计”按钮,统
计密文中每个字母出现的频率,回答下列问题:
在密文中出现频率最高的字母是A—
与上表比较,它可能是由字母E置换的。
(3)置换表组框中点击“解密”按钮,这时将得到一个明文。
然而此时的明文并不是
最终要得到的,可以通过明文的特征和各个字母的比例来调节置换表中的对应关系,从
而得到正确的明文。
例如,明文第一段和置换表如图5-2-2所示。
图5-2-2
根据明文我们可猜测图中画线的单词“soedlda'r”应该为“shedidn't”。
首先在置换表中找到明文小写字母o对应的密文大写字母E,然后改变置换表,使猜测的h对应E,依此类推则i对应F,n对应M,t对应T,变换后的置换表如图5-2-3所示。
图5-2-3
单击“解密”按钮,得到明文如图5-2-4所示。
图5-2-4
依此类推便可以得到明文,请根据你的置换表填写表5-2-1。
a
b
c
d
e
f
g
h
i
j
k
l
m
C
H
I
N
A
B
D
E
N
G
J
K
L
n
o
p
q
r
s
t
u
v
w
x
y
z
M
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
4结论
古典密码算法曾经被广泛应用,大都比较简单,使用手工和机械操作来实现加密和解密。
它的主要对象是文字信息,利用密码算法实现文字信息的加密和解密。
古典密码学可以分为代替密码(也叫做移位密码)和置换密码(也叫做换位密码)两种,其中代替密码典型的有Caesar密码,数乘密码和仿射变换等,置换密码有单表置换和多表置换等。
实验二分组密码实验
1实验目的
1.理解对称加密算法的原理和特点
2.理解DES算法的加密原理
3理解AES算法的加密原理
2实验内容
1.DES加密解密
2.DES算法
3.AES加密解密
4.AES算法
3实验过程
本练习主机AB为一组,CD为一组,E、F为一组。
首先使用“快照X”恢复Windows系统环境。
1.DES加密解密
(1)本机进入“密码工具”丨“加密解密”丨“DES加密算法”丨“加密/解密”页签,
在明文输入区输入明文:
iamastudent,youareapig。
(2)在密钥窗口输入8(64位)个字符的密钥k,密钥k=students。
单击“加密”按钮,将密文导出到DES文件夹()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”丨“加密解密”丨“DES加密算法”丨“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。
3.AES加密解密
(1)本机进入“密码工具”丨“加密解密”丨“AES加密算法”丨“加密/解密”页签,
在明文输入区输入明文:
iamastudent,youareapig。
(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=ilikechinesebest。
单击“加密”按钮,将密文导出到AES文件夹
()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AES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AES解密。
(4)将破解后的明文与同组主机记录的明文比较。
4.AES算法
进入“密码工具”丨“加密解密”丨“AES加密算法”丨“演示”页签。
输入128位明
文与密钥,执行加密操作,查看各演示模块。
根据实验原理中对
AES加密算法的SubBytes变换和ShiftRows变换的介绍,对于以下
给出的状态矩阵:
F12
15
11
1F
GA
][)
OF
07
07
04
K)2
53
15
44-
请计算它的
SubBytes
变换,以及经过SubBytes变换之后,再经过ShiftRows变换的
结果。
4结论
对称密钥加密机制即对称密码体系,也称为单钥密码体系和传统密码体系。
对称密码体系通常分为两大类,一类是分组密码(如DESAES算法),另一类是
序列密码(如RC4算法)。
实验三公钥密码实验
1实验目的
1.了解非对称加密机制
2.理解RSA算法的加密原理
3.理解ELGamal算法的加密原理
2实验内容
1.RSA生成公私钥及加密解密过程演示
2.RSA加密解密
3.ELGamal生成公钥及加密解密过程演示
4.ELGamal加密解密
3实验过程
本练习主机A、B为一组,CD为一组,E、F为一组。
首先使用“快照X”恢复Windows系统环境。
1.RSA生成公私钥及加密解密过程演示
(1)本机进入“密码工具”丨“加密解密”丨“RSA加密算法”丨“公私钥”页签,在生成公私钥区输入素数p和素数q,这里要求p和q不能相等(因为很容易开平方求
出p与q的值)并且p与q的乘积也不能小于127(因为小于127不能包括所有的ASCII码,导致加密失败),你选用的素数p与q分别是:
p=53;q=67。
(2)单击“随机选取正整数e”下拉按钮,随机选取e,e=1099。
(3)单击“生成公私钥”按钮生成公私钥,记录下公钥(1099,3551),私钥
(1627,3551)。
(4)在公私钥生成演示区中输入素数p=53_和素数q=67,还有正整数e=1099。
单击“开始演示”按钮查看结果,填写表3-1-1。
表3-1-1公私钥生成演示结果
私钥d
1627
私钥n
3551
公钥e
1099
公钥n
3551
(5)在加/解密演示区中输入明文m=2255,公钥n=3551(m 单击“加密演示”按钮,查看RSA加密过程,然后记录得到的密文c=2402。 (6)在密
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