密码学实验工具--Cryptool2

一、 Cryptool2的下载与安装

请参考我的另一篇笔记

二、 Caesar密码

2.1  Caesar密码加解密

1. 在Starcenter中直接搜索caesar的模板。

2. 打开caesar Cipher的模板后,工作区上面已经有了输入框,密钥框,输出框

输入框:要加密的明文

密钥框:caesar密码从多少开始,如果key为3,则明文A对应密文D。

输出框:显示加密后的密文

3.上面输入框,密钥框,输出框设置好后,点击 "play”开始。

3. 开始加密后,有这些变化:显示加密后的密文,想要停止运行,点击:“Stop”

注意,运行过程中,我们可以随时修改 输入框和密钥的内容,在输出框中得到密文。

2.2 统计Caesar密码字母出现的频率

1. 使用“Caesar Analysis Using Character Frequencies”模板,打开

2. Play运行起来,统计输入的文档字母出现的次数。

显示完成

三、列置换密码

1.首先在starcenter中找到“Transposition Cipher”模板。

2. 双击模板名称点开后,在工作区显示:输入框,密钥,输出框

输入框:要加密的明文

密钥框:列置换的密钥:明文按行写进表格,按密钥的字母在字母表中的顺序读取,例如:密钥为cba,则读取的顺序是第3列,第2列,第一列。

解密时,按照列写密文,然后按密钥(cba)的顺序排列,然后按行读出,即为密文。

输出框:显示加密后的密文

3.开始加密:按行写,按列读

  

解密:按列写,按行读。

在这里的加密和解密使用动态过程,如果要修改动画的速度。

修改加密框的动画速度,点开齿轮的设置狂,点击加密框,修改“presentation”.

四、斯巴达密码棒

1. 在模板中搜索“Transposition”,选择“Scytale cipher”。

2. 直接可以paly。

3.斯巴达密码棒的原理:

例如原文为This is a secret message.(25个字符),密钥为11,需要把原文分成11组,大于25的11的整数倍最小的是33,所以把明文分成11组,每一组有33/11=3个字符,不足三个字符补充下划线_。

  1. Thi
  2. s i
  3. s a
  4.  se
  5. cre
  6. t m
  7. ess
  8. age
  9. .--
  10. ---
  11. ---

生成密文时,第一次读取每一组的第一个字符,第二次读每一组的第二个字符,...。

所以密文:Tss ctea.--h  sr sg---iiaeemse---

五、RSA加解密

1. 使用RSA非对称加密。

使用RSA with big number模板,

2. 完成Bob向Alice发送消息,使用RSA加密

六、Hash函数

使用SHA-256模板,对于以下两个内容进行hash。

a. 

SHA-2 is a set of cryptographic hash functions (SHA-224, SHA-256, SHA-384, SHA-512, SHA-512/224, SHA-512/256) designed by the U.S. National Security Agency (NSA) and published in 2001 by the NIST as a U.S. Federal Information Processing Standard (FIPS). SHA stands for Secure Hash Algorithm. SHA-2 includes a significant number of changes from its predecessor, SHA-1. SHA-2 currently consists of a set of six hash functions with digests that are 224, 256, 384 or 512 bits.[Source: http://en.wikipedia.org/wiki/SHA-2]]

b.

To be or not to be, that is a question.

七、数字签名

使用Blind sigrature with Paillier模板,

查看Hash与签名的算法:

八、数字证书

### Cryptool2 中仿射密码加密方法 Cryptool2 是一款功能强大的工具,用于演示和学习各种经典密码学算法。它支持多种加密技术,其中包括仿射密码(Affine Cipher)。以下是有关如何使用 Cryptool2 进行仿射密码加密的具体说明: #### 使用 Cryptool2 实现仿射密码加密 在 Cryptool2 中实现仿射密码加密的过程涉及以下几个方面的内容。 1. **启动 Cryptool2 并加载仿射密码模块** 打开 Crypttool2 后,在界面中找到并选择“Classic Ciphers”选项卡下的“Affine Cipher”。这一步会初始化仿射密码的相关设置窗口[^1]。 2. **配置参数 a 和 b** 仿射密码的核心在于两个整数参数 \(a\) 和 \(b\)。其中,\(a\) 必须与字母表长度互质(对于标准英文字母表而言即为 26),而 \(b\) 则可以取任意整数值。 在 Cryptool2 的输入框中分别填入合适的 \(a\) 和 \(b\) 参数值。例如,可以选择 \(a=5\), \(b=8\) 来作为一组有效的参数组合。 3. **输入明文消息** 将待加密的消息输入到指定区域。注意,所有字符会被转换成大写形式,并移除非字母字符。如果需要保留特定格式,则需提前处理好数据源。 4. **执行加密操作** 完成上述步骤之后点击“Encrypt”按钮即可得到对应的密文输出结果。整个过程基于公式 \((ax+b)\mod{m}\),其中 m 表示所选字母表大小,默认情况下等于26代表英文字符集。 ```python def affine_encrypt(text, key_a, key_b): encrypted_text = "" for char in text.upper(): if 'A' <= char <= 'Z': index = ord(char) - ord('A') new_index = (key_a * index + key_b) % 26 encrypted_char = chr(new_index + ord('A')) encrypted_text += encrypted_char else: encrypted_text += char return encrypted_text example_plaintext = "HELLO" encrypted_message = affine_encrypt(example_plaintext, 5, 8) print(f"Encrypted Message: {encrypted_message}") ``` 以上代码片段展示了手动模拟通过给定 keys(a,b)=(5,8) 对字符串 HELLO 应用仿射变换后的效果。 #### 注意事项 - 确保选取的乘法因子 `a` 能够满足条件 gcd(`a`, length_of_alphabet)=1 ,否则无法完成正确解码。 - 如果尝试不同的语言或者自定义符号集合,请调整相应的模运算基数至匹配目标编码体系的实际尺寸。
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