2016春 密码学原理 软件学院

密码学原理作业报告

作业1：古典密码体制的实践与分析

姓名查志华院系软件学院学号1133710313任课教师刘绍辉指导教师刘绍辉实验地点哈尔滨工业大学实验时间2016.3.15-2016.3.18一、实验目的要求：综述本次实验的基本目的。

1．了解古典密码的基本体制，掌握维吉尼亚密码的加解密方式，能对文件进行加解密。

2. 掌握重合指数的计算方法，了解掌握Kasiski’s 的计算方法，能对明文以及密文进行重合指数的计算以及Kasiski’s 计算方法；

二、实验内容要求：对如下内容进行详细描述。

弗吉尼亚密码加密解密算法；

明文 =(密文-密钥+26)/26;

密文 = (明文+密钥)/26;

具体实现见下代码。

重合指数计算算法；

先统计出各个字母出现的频数,f(a),f(b),……,f(z)f(a)+f(b)+……+f(z)=X (X就是密文长度),然后把所有的 f(字母)*(f(字母)-1) 的和求出来,假设为sum ,sum/(X*(X-1))就是重合指数

具体实现见下代码。

Kasiski’s 计算方法；

在密文中标出重复的三个或多个字符结构；

对每一个字符结构,记下结构的起始位置；

计算相邻的起始点的距离；

对每个距离求出所有因数；

若使用多字母替换密码,则密钥的长度为步骤4种出现的某一因数；

三、实验结果及分析要求：将实验获得的结果进行描述，涉及不同的密钥以及密钥长度，不同密文长度情况下的Kasiski分析及重合指数分析得出的结果。

选择文件进行操作，对于不同的密钥以及不同长度的密钥，情况如下：

(文件选取为英文原著阿兹卡班的囚徒1.txt,大小为21K)

各字符频率统计：

密钥长度为4时，即n=4时：

密钥长度为16时,即n=16时：

重合指数计算：

n=1时：

n=2时：

n=4时：

n=8时：

n=16时：

n=32时：

n=64时：

n=128时：

n=256时：

n=9000时：

结论：当密钥的长度足够大时，发现密文的重合指数会趋向于3.84%，也就是1/26。

代码如下：

#include

#include

#include

#include

#include

void Genkey(int len);

void DenKey();

int main()

{

int len = 0;

int select =0;

while(1)

{

printf("请选择操作：加密(1)；解密(2)：退出(3)\n");

scanf("%d",&select);

if(select ==1)//加密操作

{

printf("请输入密钥长度\n");

scanf("%d",&len);

Genkey(len);

}

else if(select ==2)//解密操作

{

DenKey();

}

else if(select ==3)

{

exit(0);

}

else

{

printf("输入有误！\n");

}

}

return 0;

}

void Genkey(int len)

{

srand((unsigned) time(NULL)); //用时间做种，每次产生随机数不一样

int number=0,i=0,j=0,len1;

len1=len;

char ch;

char key1[10000]= "";

char alp[26] = {'A','B','C','D','E','F','G',

'H','I','J','K','L','M','N','O','P','Q','R','S','T','U','V','W','X','Y','Z'

};

while(len >0)//随机生成