信息安全——古典密码

一、实验目的

熟悉古典加密算法，能够编程实现各种常见的加密算法。

二、实验任务

1．编程实现欧几里得算法求最大公因子；

2．编程实现凯撒(Caesar)密码；

3．编程实现仿射密码，置换密码；

4．编程实现扩展欧几里得算法（求逆算法）。

三、参考代码

编写实现古典密码的程序，能对给定的明文或密文进行正确的加密和解密。

(1) 欧几里得算法求最大公因子函数定义

int gcd(int x,int y) {
	return (x==0)?y:gcd(y%x, x);
}

(2) 凯撒密码

//凯撒密码实现 
#include
#include
using namespace std;
int main() {
	cout<<"请选择加密(1)或解密(2)："; 
	int n;cin>>n;
	cout<<"请输入字符串：";
	string str;cin>>str;
	cout<<"请输入密钥：";
	int k;cin>>k;
	if(n==1) {
		//加密
		for(int i=0;i='A'&&str[i]<='Z') {
				str[i] = (str[i]-'A'+k)%26+'A';
			} 
			if(str[i]>='a'&&str[i]<='z') {
				str[i] = (str[i]-'a'+k)%26+'a';
			}
		}
		cout<='A'&&str[i]<='Z') {
				str[i] = (str[i]-'A'-k)%26+'A';
			} 
			if(str[i]>='a'&&str[i]<='z') {
				str[i] = (str[i]-'a'-k)%26+'a';
			}
		}
		cout<

（3）仿射密码

加密代码：

//加密代码：
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
int main()
{
    /*
    仿射密码
    参数选取：模数n=26+10=36，k2为学号后2位；k1为与学号后2位最近的素数。
    加解密：加密自己名字的全拼和学号，再解密。
    */
    int n = 36;
    string m, c;
    int buff[32], len = 0, k1 = 0, k2 = 0;
    cout << "输入明文：" << endl;
    cin >> m;
    cout << "输入k1:";
    cin >> k1;
    cout << "输入k2:";
    cin >> k2;
    //把明文转化成10进制整数,0-9,a-z分别代表十进制0-36
    for (int i = 0; m[i] != '\0'; i++)
    {
        //字母转10进制整数
        if (m[i] > '9')
            buff[i] = m[i] - 87;
        else
            buff[i] = m[i] - 48;//0ASCII为48
        len++;
    }
    //加密运算,C=k1*m+k2 mod n;
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        buff[i] = (buff[i] * k1 + k2) % n;
    }
    //把数字对应为密文空间内的字符
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        if (buff[i] < 10)
            m[i] = buff[i] + 48;
        else
            m[i] = buff[i] + 87;

    }
    cout << "密文为：" << endl;
    for (int i = 0; i

解密代码：

#include 
#include 
#include 
using namespace std;
//求解x^(-1)mod p
int GetIne(int x, int p)
{
    for (int i = 0; i> m;
    cout << "输入k1:";
    cin >> k1;
    cout << "输入k2:";
    cin >> k2;
    //把明文转化成10进制整数,0-9,a-z分别代表十进制0-36
    //解密,M=(C-k2)*k1^(-1)
    for (int i = 0; m[i] != '\0'; i++)
    {
        //字母转10进制整数
        if (m[i] > '9')
            buff[i] = m[i] - 87;
        else
            buff[i] = m[i] - 48;//0ASCII为48
        len++;
    }
    //解密运算,M=(C-k2)*k1^(-1)
    k = GetIne(k1, n);
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        buff[i] = ((buff[i] - k2)*k) % n;
        if (buff[i] < 0)
            buff[i] += n;
        //buff[i] = (buff[i] * k1 + k2) % n;
    }
    //把数字对应为明文空间内的字符
    for (int i = 0; i < len; i++)
    {
        if (buff[i] < 10)
            m[i] = buff[i] + 48;
        else
            m[i] = buff[i] + 87;

    }
    cout << "明文为：" << endl;
    for (int i = 0; i

(4) 置换密码

加密代码：

/*置换密码
参数选取：分组长度为7；置换关系随机选取；
加解密：加密自己名字的全拼和学号（长度不足时后面全补填充长度），再解密。
string中的函数：
swap（）--交换字符
push_back() --插入字符
*/
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
int main()
{
    string m;
    system("title = 加密");
    cout << "输入明文：" << endl;
    cin >> m;

    //cout << "string长度：" << m.size()<

解密代码：

/*置换密码
参数选取：分组长度为7；置换关系随机选取；
加解密：加密自己名字的全拼和学号（长度不足时后面全补填充长度），再解密。
string中的函数：
swap（）交换字符
push_back()插入字符
*/
#include 
#include 
#include 
using namespace std;
int main()
{
    string m;
    cout << "输入密文：" << endl;
    cin >> m;
    system("title = 解密");
    //cout << "string长度：" << m.size()<

（5）扩展欧几里得算法实现

算法原理：

  

参考代码：

#include
using namespace std; 
int gcd(int x,int y) {
	return (x==0)?y:gcd(y%x, x);
}
int main() {
	cout<<"请输入模数：";
	int m;cin>>m;
	cout<<"请输入值：";
	int k;cin>>k;
	int a[3] = {1,0,m};
	int b[3] = {0,1,k};
	int temp[3]={0,0,0};
	int q = 0;
	while(1) {
		if(b[2]==0) {
			a[2] = gcd(a[2],b[2]);
			cout<<"no inverse!";
			break; 
		}
		if(b[2]==1) {
			b[2] = gcd(a[2],b[2]);
			cout<<"该值的逆元为:";
			cout<<(b[1]+m)%m;
			break;
		}
		q = a[2]/b[2];
		for(int i=0;i<3;i++) {
			temp[i] = a[i] - q * b[i];
			a[i] = b[i];
			b[i] = temp[i];
		}
	}
	return 0;
}