置换密码程序设计

实验目的与要求

1. 帮助学生掌握置换密码的加密解密过程，能够利用所学过的编程语言，实现加解密算法。使学生掌握编程实现实际问题中的方法，提高专业技能和专业素养。

2. 要求学生掌握算法的程序实现的方法,能应用密码算法的特点，设计合适的交互界面，并能正确实现应用编程。

实验原理与内容

置换密码加密解密过程

设明文为：4D 61 65 53 2D 4F 69 20 4E。密钥为10,8,1,6,3,0,11,5,7,17,4,12,13,14,9,15,2,16。求加密后的16进制密文。

解先思考和描述算法,也就是对明文4D 61 65 53 2D 4F 69 20 4E实现置换10,8,1,6,3,0,11,5,7,17,4,12,13,14,9,15,2,16。通过对数组赋值实现：

m(i)={4D 61 65 53 2D 4F 69 20 4E},i=1,2,3,…,9。

k(i)={ 10,8,1,6,3,0,11,5,7,17,4,12,13,14,9,15,2,16},i=0,1,2,3,…,17。

c(i)=m(k(i)), i=0,1,2,3,…,17。

c(0),c(1),…,c(17)为密文。

密文序列为：。

这样可以推广到任意置换。有这个思维才可以编程实现，因此，思想方法更重要。

幻方密码加密解密过程(即置换密码的解密)

设明文为：4D 61 65 53 2D 4F 69 20 4E。密钥为10,8,1,6,3,0,11,5,7,17,4,12,13,14,9,15,2,16。求加密后的16进制密文。

解先思考和描述算法,也就是对明文4D 61 65 53 2D 4F 69 20 4E实现置换10,8,1,6,3,0,11,5,7,17,4,12,13,14,9,15,2,16。通过对数组赋值实现：

m(i)={4D 61 65 53 2D 4F 69 20 4E},i=1,2,3,…,9。

k(i)={ 10,8,1,6,3,0,11,5,7,17,4,12,13,14,9,15,2,16},i=0,1,2,3,…,17。

c(i)=m(k(i)), i=0,1,2,3,…,17。

c(0),c(1),…,c(17)为密文。

密文序列为：。

这样可以推广到任意置换。有这个思维才可以编程实现，因此，思想方法更重要。

实验内容及拓展

实验原理已包含实验内容，下面所说的只是拓展实验内容实现的难点：

1. 设计交互图形界面；

2. 字符的转换

3. 文件的读取。

五、实验步骤

. 输入明文和密钥输出密文，根据密文和密钥推出明文

实验设备与软件环境

1. PC Windows环境

实验过程与结果（可贴图）

置换加密与解密

1. 置换思维导图（加密解密）

2. 明文输入及输出密钥要求，要求为密钥长度需等于明文长度，密钥只能为数字

3. 密钥判断

当选择1时，需要手动密钥，当选择2时即可自动生产密钥，当随机生产密钥不满意时可以一直重复输入2，直到满意为之，输入3。

4.当选择1手动输入时，判断手动输入的密钥长度是否等于明文长度

当选择1时，重新输入明文，然后判断；当选择2时，重新手动输入密钥，然后判断。

5. 开始置换

把明文按照密文的数字位置进行置换，再输出明文和密文

6. 解密

根据求出的密文与给出的密钥，求逆得到明文

幻方置换加密与解密

1. 构建函数把列表存储的数循环左移遍历

2. 构建函数把列表存储的数循环右移遍历

3. 构建奇数阶幻方

（1）思路：利用罗伯法的口诀创建幻方

1.每一个数放在前一个数的右上一格；
2.如果这个数所要放的格已经超出了顶行那么就把它放在底行，仍然要放在右一列；
3.如果这个数所要放的格已经超出了最右列那么就把它放在最左列，仍然要放在上一行；
4.如果这个数所要放的格已经超出了顶行且超出了最右列，那么就把它放在前一个数的下一行同一列的格内；
5.如果这个数所要放的格已经有数填入，那么就把它放在前一个数的下一行同一列的格内。

(2)代码如下

(3)运行结果如下：

通过输入数字，生成一个n*n阶的幻方，生成幻方后再通过每行每列以及斜对角的和相等进行验证，证明幻方可行。

4n阶幻方

思路：

外四角的4个数逆时针循环
内四角的4个数逆时针循环
外围中间的数为一组，4组数顺时针循环

代码：

运行结果：

通过输入数字，生成一个n*n阶的幻方，生成幻方后再通过每行每列以及斜对角的和相等进行验证，证明幻方可行。

构建4n+2阶幻方

思路：

1.4*n+2，乍一看就较4*n麻烦了，事实也是如此，不过它的思想也简单。就是将4*n+2看做2*（2*n+1）,这样一来就转化成了四个2*n+1求幻方，分别叫A、B、C、D
①.将1，2，…，（2*n+1）*（2*n+1）这些数划分给A，并对A实现奇数幻方;
②.将（2*n+1）*（2*n+1）+1,…，2*（2*n+1）*（2*n+1）这些数划分给B，并对B实现奇数幻方；
③.将2*（2*n+1）*（2*n+1）+1，…3*（2*n+1）*（2*n+1）这些数划分C，并对C实现奇数幻方；
④.将3*（2*n+1）*（2*n+1）+1，…4*（2*n+1）*（2*n+1）这些数划分D，并对D实现奇数幻方。
从A表中的中心开始，按照从左向右的方向，标出n个数，A表中的其他行则标出最左边的n格中的数。将A表的中心数和C表的中心数交换，A表的第一个数和C表的第一个数交换，A表的第七个数和C表的第七个数交换。

代码：