对称加密算法实验指南：替代与置换加密

该资源是一份关于网络安全课程的实验指导书，主要讲解对称加密算法，包括替代加密法和置换加密法。实验旨在帮助学习者理解对称加密的基本原理，熟悉替代与置换的过程，并通过编程实践来实现加密和解密操作。 对称加密算法是一种常见的数据加密技术，它的核心特点是加密和解密使用同一密钥。这种算法在网络安全领域广泛应用，如数据传输保护、文件加密等。在本实验中，学习者将深入学习两种基本的对称加密方法： 1. **替代加密法**： - 实验要求学习者首先通过穷举法破解课本中的线性替代加密方法，其中给出的替换函数是f(a)=ak mod 26，已知9k mod 26 = 15，目标是找到密钥k。 - 破解后，学习者需要编写程序实现加密和解密功能。加密时，输入明文，输出密文；解密时，输入密文，输出明文。解密过程中，可以利用穷举法找到明文m，因为m是唯一且小于26的。 - 实验还包括加密字符串"substitute"，并可选地推导出解密密码本，即明文与密文字母的对应关系。 2. **置换加密法**： - 学习者需要根据给定的置换表"86427531"编程实现加密运算。对于非8的倍数长度的字符串，需要在末尾填充空格使其长度满足条件。 - 加密字符串"transposition"，然后推导出逆置换表，用于解密运算。解密时，参照课本中的表2-1和表2-8的关系。 - 程序中预定义了置换加密和解密所需的数组trsp和rev_trsp，以及相关变量，用于存储中间结果和状态。 实验提供了程序清单，包含初始化参数、替代加/解密算法以及求解密钥k和解密密码本的函数。例如，`_mod_k()`函数用于计算k，而`find_ma`函数可能用于寻找解密密码本。 通过这个实验，学习者不仅能理解对称加密的基本概念，还能获得实际编程经验，提升解决网络安全问题的能力。在实际应用中，虽然对称加密算法效率高，但密钥管理是其主要挑战，因为需要确保密钥的安全分发和存储。随着非对称加密和密钥交换协议的发展，如RSA和Diffie-Hellman，对称加密通常与其他方法结合使用，以兼顾效率和安全性。