仿射密码的加密和解密

一、实验目的及要求

通过编程实现替代密码算法——仿射密码算法，加深对古典密码体制的了解，为深入学习密码学奠定基础

二、实验设备及要求

编译软件：idea

其他软件：captfencoder

三、实验内容与步骤

仿射密码的基本思想：加法密码和乘法密码结合就构成仿射密码，仿射密码的加密和解密算法是：

C=Ek（m）=（k1m+k2）mod nC=Ek（m）=（k1m+k2）mod n

M=Dk（c）=k1（c-k2）mod nM=Dk（c）=k1（c-k2）mod n o仿射密码具有可逆性的条件是gcd（k，n）=1。当k1=1时，仿射密码变为加法密码，

当k2=0时，仿射密码变为乘法密码。o仿射密码中的**空间的大小为np（n），当n为26字母，p（n）=12，因此仿射密码的**空间为12×26=312。

附源码：

import java.util.Scanner;

public class EncryAndDecry {
    public static void main(String[] args) {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.print("请输入要加密的明文：");
        String s = scanner.next();
        String encryption = EncryAndDecry.encryption(s);
        System.out.println("加密后的密文为:" + encryption);
        String decrypt = EncryAndDecry.decrypt(encryption);
        System.out.println("解密后的明文为:" + decrypt);
        System.out.println("a:" + EncryAndDecry.getA() + "  b:" + EncryAndDecry.getB() + "  a逆:" + EncryAndDecry.reciprocal());
    }

    private static int a;
    private static int b;

    static {
        do {
            a = (int) (Math.random() * 26);
            b = (int) (Math.random() * 26);
        } while (a == 0 || b == 0 || gcd(26, a) != 1 || gcd(26, b) != 1);
    }

    public static int gcd(int a, int b) {
        if (b > a) {
            int c;
            c = a;
            a = b;
            b = c;
        }
        return a % b == 0 ? b : gcd(b, a % b);
    }

    public static int reciprocal() {
        int q = 1;
        for (int i = 3; i < 26; i = i + 2) {
            if ((a * i) % 26 == 1) {
                q = i;
                break;
            }
        }
        return q;
    }


    public static String encryption(String mingWen) {
        String s = "";
        char[] chars = mingWen.toCharArray();
        for (char aChar : chars) {
            int i = aChar;
            if (i >= 65 && i < 65 + 26) {
                String i1 = (char) ((a * (i - 65) + b) % 26 + 65) + "";
                s = s + i1;
            } else if (i >= 97 && i < 97 + 26) {
                String i1 = (char) ((a * (i - 97) + b) % 26 + 97) + "";
                s = s + i1;
            } else {
                continue;
            }

        }
        return s;
    }


    public static String decrypt(String miWen) {
        int reciprocal = reciprocal();
        String s = "";
        char[] chars = miWen.toCharArray();
        for (char aChar : chars) {
            int i = aChar;
            if (i >= 65 && i < 65 + 26) {
                int temp = (i - 65) - b;
                if (temp < 0) {
                    temp = temp + 26;
                }
                String i1 = (char) ((reciprocal * temp) % 26 + 65) + "";
                s = s + i1;
            } else if (i >= 97 && i < 97 + 26) {
                int temp = (i - 97) - b;
                if (temp < 0) {
                    temp = temp + 26;
                }
                String i1 = (char) ((reciprocal * temp) % 26 + 97) + "";
                s = s + i1;
            } else {
                continue;
            }

        }
        return s;
    }

    public static int getA() {
        return a;
    }

    public static int getB() {
        return b;
    }
}

四、实验结果与数据处理

五、实验分析与总结

在本次实验中我深刻的理解到仿射密码的加密解密过程，也对现代密码学有了初步的认识，在仿射密码中主要的的问题就是找到一个参数的逆元，密码和数字字母是分不开的，在以后的学习中我会抓住基础的练习，不断提高自己的能力。