阳光学院计算机科学与技术系信息安全实验报告专业：计算机科学与技术年级：2015级组别：1B学号：15100273姓名：邹驼玲2017年10月19日实验1 古典密码算法练习一、Caesar密码【实验目的】理解代替密码学加密过程【实验人数】每组2人【系统环境】Windows【网络环境】交换网络结构【实验工具】密码工具【实验类型】验证型【实验步骤】本练习主机A、B为一组，C、D为一组，E、F为一组。
首先使用“快照 X”恢复Windows系统环境。
一．手动完成Caesar 密码(1)写出当密钥k=3 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二．Caesar 加密(1)进入“加密解密”｜“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：JIKEYIBANZOUTUOLING （k=0）。
(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)单击“导入”按钮，打开Caesar密文.txt，调节密钥k的微调按钮或对照表的移位按钮，将k设为加密时的密钥k值，这时解密已经成功。
三．Caesar 密码分析(1)本机进入“密码工具”｜“加密解Caesar 密码”，在明文输入区输入明文密”｜“（要求明文有一定的意义以便同组主机分析）。
请将明文记录在这里：jikeyibanzoutuoling 。
(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：同组密k= 3 。
钥同组明文：haohaoxuexizhengrong 。
(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。
【思考问题】1．在手动完成Caesar 密码实验中，密钥k=3，试着画出这时的Caesar 置换表？a b c d e f d eg hfig hj kilj km nlmnopq o pr sq rt usvt uw svyw xz ay zb c2．古典密码学曾经被广泛应用，它可以分为代替密码和置换密码两种，请查找相关资料，列举出几种属于代替密码和置换密码的古典密码算法？答：代替密码：凯撒密码明文：studentk=3 密文：VWXGHQW维吉尼亚密码明文：mingchenjiudianfadongfangong密钥：yulanhua密文：giffg hddn0njngn cuaa0inanomeiog（其中0为无效字符）置换密码：单表置换明文：datasecurity k=NIHAO 密文：ANTNSOHURETY练习二、单表置换密码【实验目的】理解置换密码学加密过程【实验人数】每组2人【系统环境】Windows【网络环境】交换网络结构【实验工具】密码工具【实验类型】设计型【实验步骤】本练习主机A、B为一组，C、D为一组，E、F为一组。
首先使用“快照 X”恢复Windows系统环境。
一．单表置换密码(1)单击“密码工具”按钮，进入“加密解密”｜“单表置换”｜“加密与同组主机协商好一个密钥词组k= NIHAO 。
/解密”视图，(2)根据“单表置换”实验原理计算出置换表。
a b c d e f g h i j k l m n o p qrs t u v w x y z NIH A O B C D E F G J K L M P Q R S T U V W S Y Z(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，将密文导出共享目到SingleTable录中，并通告同组主机获取密文。
请将明文记录在这里：jikeyibanzoutuoling (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。
二．单表置换密码分析(1)图1-2-1是由统计学得出的英文字母相对频率表。
图1-2-1由图1-2-1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”｜“加密解密”｜“单表置换”｜“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：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。
猜测过程：第一步：做出密文字母出现的频次分布表第二步：确定加密密表类型第三步：根据密文字母的频次统计，确定某些密文字母对应的明文字母属于那个类型或那几个字母组成的集合第四步：利用自然语言的文字结合规律进行猜测（举例：明文第一段和置换表如图所示）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所示。
单击“解密”按钮，得到明文如图所示。
依此类推便可以得到明文，请根据你的置换表填写表1-2-1。
表1-2-1a b c d e f g h i j k l mC H I N A BDEFG J K Ln o p q r s t u v w x y zM O P Q R S T U V W X Y Z【思考问题】1.在单表置换密码分析过程中，我们看到破解方法是基于英文字母出现的频率，你能想出一个改进方法使单表置换加密方法能抵抗这种方法的密码分析吗？答：多表代换密码（维吉尼亚密码）：其特点由26个凯撒密表合成，并且引入密钥概念，根据密钥来决定用哪一行密表来替换，以此来对抗字频统计。
练习三、仿射密码【实验目的】掌握仿射密码算法的原理【实验人数】每组2人【系统环境】Windows【网络环境】交换网络结构【实验工具】密码工具【实验类型】验证型【实验步骤】本练习主机A、B为一组，C、D为一组，E、F为一组。
首先使用“快照 X”恢复Windows系统环境。
1.本机单击“密码工具”按钮，进入“加密解密”｜“仿射密码”｜“加密/解密”视图，与同组主机协商好密钥ka= 5 和密钥kb= 3 。
「注」此处的密钥ka需要与26互质。
2.本机在明文输入区输入明文（明文为英文），单击“加密”按钮对明文进行加密，加密完成后，单击“导出”按钮，将密文导出到 D:\Work\Encryption\Affine 共享目录中；通告同组主机以共享目录方式获取密文，并存放在D:\Work\Encryption\Affine 目录中。
请将明文记录在这里：nihao 。
3.同组主机通过访问共享目录，得到生成的密文，并将密文存放在D:\Work\Encryption\Affine 目录中；打开工具面板中的密码工具，并单击“导入”按钮将仿射密码密文导入，填入协商好的密钥ka和kb，单击“解密”按钮对密文进行解密。
4.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仿射密码计算错误。
练习四、维吉尼亚密码【实验目的】维吉尼亚密码算法的原理【实验人数】每组2人【系统环境】Windows【网络环境】交换网络结构【实验工具】密码工具【实验类型】验证型【实验步骤】本练习主机A、B为一组，C、D为一组，E、F为一组。
首先使用“快照 X”恢复Windows系统环境。
1.本机单击“密码工具”按钮，进入“加密解密”｜“维吉尼亚密码”｜“加密/解密”视图，与同组主机协商好密钥=2.本机在明文输入区输入明文，单击“加密”按钮对明文进行加密，加密完成后，单击“导出”按钮，将密文导出到D:\Work\Encryption\Vigenere 共享目录中，并通告同组主机通过访问共享文件夹获取密文。
请将明文记录在这里：。
3.同组主机打开工具面板中的密码工具，单击“导入”按钮，即将D:\Work\Encryption\Vigenere 中的维吉尼亚密文导入，填入协商好的密钥，单击“解密”按钮对密文进行解密。
4.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维吉尼亚密码计算错误。
//截图（解密后的图）实验心得//字数自行斟酌，字体宋体小四，首行缩进2个字符实验评价点评：1、实验操作2、报告内容3、课后思考题4、课堂表现总评。