通过对古典密码体制的学习,掌握古典密码体制的原理,利用C程序实现古典密码的替换和置换。 具体要求: (1)根据替代算法的原理,自己创建明文信息,并选择一秘钥K,编写替代密码算法的实现程序,实现加密和解密操作(5分) (2)根据置换算法的原理,自己创建明文信息,并选择一秘钥K,编写置换密码算法的实现程序,实现加密和解密操作(5分)
时间: 2023-06-20 13:03:23 浏览: 59
对于替代算法,我们可以选择经典的凯撒密码,即将明文中的每个字母按照一定的偏移量移动,偏移量为秘钥K。加密和解密的过程都是对字母进行移动,只是方向相反。
具体实现代码如下:
```c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 凯撒密码加密函数
char* caesar_encrypt(char* plaintext, int k) {
int len = strlen(plaintext);
char* ciphertext = (char*)malloc(sizeof(char) * (len + 1)); // 分配内存
for (int i = 0; i < len; i++) {
if (plaintext[i] >= 'a' && plaintext[i] <= 'z') { // 小写字母
ciphertext[i] = 'a' + (plaintext[i] - 'a' + k) % 26;
} else if (plaintext[i] >= 'A' && plaintext[i] <= 'Z') { // 大写字母
ciphertext[i] = 'A' + (plaintext[i] - 'A' + k) % 26;
} else { // 非字母字符
ciphertext[i] = plaintext[i];
}
}
ciphertext[len] = '\0'; // 字符串结尾
return ciphertext;
}
// 凯撒密码解密函数
char* caesar_decrypt(char* ciphertext, int k) {
return caesar_encrypt(ciphertext, 26 - k); // 移动偏移量的相反数
}
// 主函数
int main() {
char plaintext[] = "hello world";
int k = 3;
char* ciphertext = caesar_encrypt(plaintext, k);
printf("加密后的密文为:%s\n", ciphertext);
char* decrypted = caesar_decrypt(ciphertext, k);
printf("解密后的明文为:%s\n", decrypted);
return 0;
}
```
对于置换算法,我们可以选择经典的栅栏密码,即将明文中的字母按照一定规律排列,然后从上到下读取密文。具体实现中,我们可以将明文中的字母按照一定的间隔排列,然后从上到下读取密文。加密和解密的过程都是对字母进行排列,只是方向相反。
具体实现代码如下:
```c
#include <stdio.h>
#include <string.h>
// 栅栏密码加密函数
char* rail_encrypt(char* plaintext, int k) {
int len = strlen(plaintext);
char* ciphertext = (char*)malloc(sizeof(char) * (len + 1)); // 分配内存
char rails[k][len]; // 定义栅栏数组
memset(rails, '\0', sizeof(rails)); // 初始化栅栏数组
int row = 0, col = 0, direction = 1; // 定义行、列、方向变量
for (int i = 0; i < len; i++) { // 将明文按照规律填充到栅栏数组中
rails[row][col] = plaintext[i];
if (direction == 1) { // 向下走
row++;
if (row == k) { // 到底部,改变方向
direction = -1;
row = k - 2;
}
} else { // 向上走
row--;
if (row == -1) { // 到顶部,改变方向
direction = 1;
row = 1;
}
}
col++;
}
int index = 0;
for (int i = 0; i < k; i++) { // 从上到下读取栅栏数组中的字符,得到密文
for (int j = 0; j < len; j++) {
if (rails[i][j] != '\0') {
ciphertext[index++] = rails[i][j];
}
}
}
ciphertext[len] = '\0'; // 字符串结尾
return ciphertext;
}
// 栅栏密码解密函数
char* rail_decrypt(char* ciphertext, int k) {
int len = strlen(ciphertext);
char* plaintext = (char*)malloc(sizeof(char) * (len + 1)); // 分配内存
char rails[k][len]; // 定义栅栏数组
memset(rails, '\0', sizeof(rails)); // 初始化栅栏数组
int row = 0, col = 0, direction = 1; // 定义行、列、方向变量
for (int i = 0; i < len; i++) { // 将密文按照规律填充到栅栏数组中
rails[row][col] = '*'; // 标记已填充的位置
if (direction == 1) { // 向下走
row++;
if (row == k) { // 到底部,改变方向
direction = -1;
row = k - 2;
}
} else { // 向上走
row--;
if (row == -1) { // 到顶部,改变方向
direction = 1;
row = 1;
}
}
col++;
}
int index = 0;
for (int i = 0; i < k; i++) { // 从上到下按照规律读取栅栏数组中的字符,得到明文
for (int j = 0; j < len; j++) {
if (rails[i][j] == '*' && index < len) {
rails[i][j] = ciphertext[index++];
}
}
}
row = 0, col = 0, direction = 1; // 重新定义行、列、方向变量
for (int i = 0; i < len; i++) { // 将栅栏数组中的字符按照规律填充到明文中
plaintext[i] = rails[row][col];
if (direction == 1) { // 向下走
row++;
if (row == k) { // 到底部,改变方向
direction = -1;
row = k - 2;
}
} else { // 向上走
row--;
if (row == -1) { // 到顶部,改变方向
direction = 1;
row = 1;
}
}
col++;
}
plaintext[len] = '\0'; // 字符串结尾
return plaintext;
}
// 主函数
int main() {
char plaintext[] = "hello world";
int k = 3;
char* ciphertext = rail_encrypt(plaintext, k);
printf("加密后的密文为:%s\n", ciphertext);
char* decrypted = rail_decrypt(ciphertext, k);
printf("解密后的明文为:%s\n", decrypted);
return 0;
}
```
以上代码提供了凯撒密码和栅栏密码的加密和解密函数,可以根据需要进行调用。在实际应用中,需要注意密钥的保密性,以免被破解。