【信息安全与技术】实现凯撒密码和vigenere密码

实验目的：

  本次实验主要目的是使用 Python 语言实现凯撒密码和维吉尼亚密码的加密与解密功能。通过编写代码和实际运行程序，深入理解这两种经典密码体制的工作原理、特点和应用场景，同时掌握基本的 Python 编程技巧和文件操作方法。

实验内容：

•   凯撒密码
  1. 主要功能：实现凯撒密码的加密和解密功能。用户输入明文和移位量，程序将明文按照指定的移位量进行加密得到密文；输入密文和相同的移位量，程序将密文解密还原为明文。
  2. 预期结果：加密后的密文与原始明文不同，解密后的结果与原始明文一致。
• 维吉尼亚密码
  1. 主要功能：实现维吉尼亚密码的加密和解密功能。用户输入明文和密钥，程序根据密钥对明文进行加密得到密文；输入密文和相同的密钥，程序将密文解密还原为明文。
  2. 预期结果：加密后的密文与原始明文不同，解密后的结果与原始明文一致。

实验步骤：

• 编辑源代码
  1. 打开 Python 开发环境。
  2. 创建一个新的 Python 文件，命名为 crypto_experiment.py。
  3. 在文件中编写凯撒密码和维吉尼亚密码的加密和解密函数，以及测试代码。
• 编译可执行程序
  1. Python 是解释型语言，无需编译。确保你已经安装了 Python 3.9 或更高版本。
• 产生预期结果
  1. 运行 crypto_experiment.py 文件。
  2. 程序将自动执行测试代码，输出凯撒密码和维吉尼亚密码的加密和解密结果。
  3. 检查输出结果，验证加密和解密功能是否正常工作。

实验总结（包括实验代码、实验结果、实验结果分析等）：

【实验1】

（1）实验代码

（2）结果截图

（3）结果分析

• 预期结果：输入明文 "kapibalaaaaaaaaa" 和移位量 3，加密后得到密文 "ndsledoddddddddd"，再对密文进行解密，得到原始明文 "kapibalaaaaaaaaa"。
• 实际结果：实际输出与预期结果一致，加密后的密文与原始明文不同，解密后的结果与原始明文相同。
• 原因分析：凯撒密码的加密和解密原理简单，通过对字母表进行固定位数的移位来实现。加密时，将明文中的每个字母向后移动指定的位数；解密时，将密文中的每个字母向前移动相同的位数。因此，只要移位量相同，加密和解密过程是可逆的。
• 心得：凯撒密码只能处理字母字符，中文和特殊字符无法处理。

【实验2】

（1）实验代码

（2）结果截图

（3）结果分析

• 预期结果：输入明文 "Taiwan" 和密钥 "China"，加密后得到密文 "Vhqjap"，再对密文进行解密，得到原始明文 "Taiwan"。
• 实际结果：实际输出与预期结果一致，加密后的密文与原始明文不同，解密后的结果与原始明文相同。
• 原因分析：维吉尼亚密码通过使用密钥来确定每个字母的移位量，增加了加密的复杂性。加密时，根据密钥中的字母对明文中的每个字母进行不同的移位操作；解密时，按照相同的密钥进行反向移位。因此，只要密钥相同，加密和解密过程是可逆的。