matlab信息的加密和解密
摘 要人类自语言和文字出现以来，源于思想交流等社会活动中私密通信的需求而衍生出的各种隐藏原有信息内容的手段和方法成为了密码学的初始形态。之后，随着人类社会的不断进步和发展，密码学得以不断发展。尤其是密码学在军事战争中那不可忽略的重要地位，导致密码学的几次空前发展几乎都与人类发展史上的重要革命息息相关。如今，在网络信息如此高速发展的今天，密码学有着前所未有的使命--网络安全通信的保障。本课题主要是对密码学做一个初阶的研究，熟悉密码学的发展历史以及编码技术，了解密码学在当今社会中的应用，并能够应用MATLAB软件编写凯撒密码、维吉尼亚密码等几个简单的密码法，从而实现对信息的加密和解密功能。
目 录
第一章 背景 1
第二章 发展历史及前景 3
2.1发展历史 3
2.1.1手工阶段（古代加密方法） 3
2.1.2机械阶段（古典密码） 4
2.1.3计算机阶段（近现代密码） 4
2. 2发展前景 4
2.2.1发展方向 5
2.2.2新的密码学理论量子密码学 5
第三章 简单密码法的MATLAB编程 6
3.1凯撒密码法 6
3.1.1数论基础 6
3.1.2凯撒加密方法 6
3.1.3凯撒密码法编程 8
3.1.4凯撒密码的分析 9
3.2 维吉尼亚密码法 9
3.2.1维吉尼亚加密方法 9
3.2.2维吉尼亚密码法编程 10
3.2.3维吉尼亚密码法的分析 11
3.3流密码与M序列讨论 11
3.3.1周期序列生成器移位寄存器 11
3.3.2流密码编程 13
第四章 总结与展望 15
结束语 16
致 谢 17
参考文献 18
附录 19
附录A 19
附录B 21
附录C 23
第一章 背景
自从人类社会产生了语言和文字以来，区域内共通的语言和文字便成为人们进行思想交流和沟通的必
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
不可少的工具，而这也对社会生产和日常生活产生了巨大的作用，对人类的发展起了极大的促进作用。但从另一方面来说，在许多社会活动中，思想交流等某些社会活动是需要对外人进行保密的。这种源于保守秘密而衍生出的各种暗语、密文成为密码学（cryptography）的初始形态。大约四千年前，埃及尼罗河畔有些墓碑用一些奇怪的符号来刻写铭文，而并不是用当时的文字写成的。公元前300年左右，印度的《经济论》一书中，记录了当时的官员使用密码给密探下达任务。在中国明朝时期，《尧山堂外记》一书记载了三国时期的蜀国考试制度，谈到主考官与考生达成的作弊暗语[7]
密码学作为一门古老而年轻的科学。它的发展历史是非常漫长的，《破译者》一书的作者在里面提出了这样一个观点：“人类使用密码的历史几乎与使用文字的时间一样长”。而通过查找存于石刻或史书中的相关资料，我们可以得出这样的结论：科学技术的发明和持续进步的直接动力来源于对应用的无限需求。例如在古代社会中，埃及人等古文明种族都在生活生产等社会实践活动中逐步发明了一些简单的信息加密方法。不仅如此，纵观密码学发展史，我们不难发现，密码学的每一次具有划时代意义的阶段性的发展几乎都离不开战争。从某种意义上来说，战争已经成为了密码学不断发展的催化剂。人类自从有了战争，如何秘密而安全地实现通信就变得愈发重要。往往在一场战争中，可靠、准确、无误的信息成为了战争胜利的决定性条件。密码学在这样一种环境下的衍生，恰恰促进了信息加密技术的蓬勃发展，源远流长。
1949年，C.E.Shannon所著的论文《保密系统的信息理论》使密码学领域有了相应的理论基础，之后密码学逐渐成为一门主要研究如何实现安全通信和信息加密的学科，其主要由编码学和破译学两部分组成。编码学是通过加密算法使信息得以隐藏原有信息内容的技术和科学，而密码破译学则与编码学相反，它是利用破译手段得到信息原有内容的科学和技术。遗憾的是，这篇文章《保密系统的信息理论》直到发表了30年后才显示出它所具有的奠基性的价值。1976年，W.Diffie和M.Hellman合作发表了《密码学的新方向》（New Directions in Cryptography）一文，在这篇文章中提出了为适应网络通信的保密性而开创了公开密钥密码体制，解决了密钥管理问题。1977年，美国国家标准局正式公布实施了数据加密标准DES。之后，人们以这两件事为密码学发展史上的里程碑，标志
着现代密码学的诞生。而从此时开始，这两件事情导致密码学的空前研究，改变了以前人们认为密码是政府、军事、外交、安全等部门所专用的思想，密码已由公用扩展到民用研究，这种转变也导致了密码学持续了一段时间的前所未有的发展。
如今，信息网络技术的应用不断地普及和深入人们的日常生活，其应用领域已扩大到政府部门，金融，企业等。许多私人信息如各种帐号密码、通讯信息、资料文件等常常使用计算机网络进行交换。虽然这种演变给人们的工作生活带来了不少便利，但是也不可避免地产生一些不良影响，其中网络信息安全就是趋于严重的问题。因此，为了实现信息的安全通信，相应地对信息加密技术也提出了更高更严格的要求。为了保证这些信息的私密性、完整性、真实性，提高网络信息的安全性能，为用户提供更加强大的信息安全等方面的支持，必须使用技术手段对其进行处理。在这种急切的需求下，具有信息的加密和解密等功能的密码学这一科学得到愈来愈多的重视[16]。
本课题主要是对密码学做一个初步的研究，了解其发展历史与发展前景，并利用MATLAB软件对凯撒密码等密码法编写程序，实现信息的加密和解密功能。
MATLAB软件被称为“矩阵实验室”，是一种基于矩阵/数组的高级编程语言，其具有强大的科学计算能力和可视化功能，主要应用于自动控制理论、工程计算、神经网络等领域中。
第二章 发展历史及前景
2.1发展历史
密码学就是研究密码的学科,对于当今的信息时代而言，密码是构建安全信息系统的核心基础。为了更好地实现本课题的加密解密功能，深入了解密码学的发展历史及发展前景，熟悉一些古典的较为简单密码法，可以使我们对密码的编码方法以及更复杂保密性更好的密码法有一个更好的理解。
密码学的发展正如前文所述，几乎离不开战争，战争往往成为密码学迅速发展的催化剂。那么，我们以纵向剖析来讨论密码学的发展史，大致可以分为三个阶段，即手工阶段（古代加密方法）、机械阶段（古典密码）和计算机阶段（近现代密码）。
2.1.1 手工阶段（古代加密方法）
目 录
第一章 背景 1
第二章 发展历史及前景 3
2.1发展历史 3
2.1.1手工阶段（古代加密方法） 3
2.1.2机械阶段（古典密码） 4
2.1.3计算机阶段（近现代密码） 4
2. 2发展前景 4
2.2.1发展方向 5
2.2.2新的密码学理论量子密码学 5
第三章 简单密码法的MATLAB编程 6
3.1凯撒密码法 6
3.1.1数论基础 6
3.1.2凯撒加密方法 6
3.1.3凯撒密码法编程 8
3.1.4凯撒密码的分析 9
3.2 维吉尼亚密码法 9
3.2.1维吉尼亚加密方法 9
3.2.2维吉尼亚密码法编程 10
3.2.3维吉尼亚密码法的分析 11
3.3流密码与M序列讨论 11
3.3.1周期序列生成器移位寄存器 11
3.3.2流密码编程 13
第四章 总结与展望 15
结束语 16
致 谢 17
参考文献 18
附录 19
附录A 19
附录B 21
附录C 23
第一章 背景
自从人类社会产生了语言和文字以来，区域内共通的语言和文字便成为人们进行思想交流和沟通的必
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不可少的工具，而这也对社会生产和日常生活产生了巨大的作用，对人类的发展起了极大的促进作用。但从另一方面来说，在许多社会活动中，思想交流等某些社会活动是需要对外人进行保密的。这种源于保守秘密而衍生出的各种暗语、密文成为密码学（cryptography）的初始形态。大约四千年前，埃及尼罗河畔有些墓碑用一些奇怪的符号来刻写铭文，而并不是用当时的文字写成的。公元前300年左右，印度的《经济论》一书中，记录了当时的官员使用密码给密探下达任务。在中国明朝时期，《尧山堂外记》一书记载了三国时期的蜀国考试制度，谈到主考官与考生达成的作弊暗语[7]
密码学作为一门古老而年轻的科学。它的发展历史是非常漫长的，《破译者》一书的作者在里面提出了这样一个观点：“人类使用密码的历史几乎与使用文字的时间一样长”。而通过查找存于石刻或史书中的相关资料，我们可以得出这样的结论：科学技术的发明和持续进步的直接动力来源于对应用的无限需求。例如在古代社会中，埃及人等古文明种族都在生活生产等社会实践活动中逐步发明了一些简单的信息加密方法。不仅如此，纵观密码学发展史，我们不难发现，密码学的每一次具有划时代意义的阶段性的发展几乎都离不开战争。从某种意义上来说，战争已经成为了密码学不断发展的催化剂。人类自从有了战争，如何秘密而安全地实现通信就变得愈发重要。往往在一场战争中，可靠、准确、无误的信息成为了战争胜利的决定性条件。密码学在这样一种环境下的衍生，恰恰促进了信息加密技术的蓬勃发展，源远流长。
1949年，C.E.Shannon所著的论文《保密系统的信息理论》使密码学领域有了相应的理论基础，之后密码学逐渐成为一门主要研究如何实现安全通信和信息加密的学科，其主要由编码学和破译学两部分组成。编码学是通过加密算法使信息得以隐藏原有信息内容的技术和科学，而密码破译学则与编码学相反，它是利用破译手段得到信息原有内容的科学和技术。遗憾的是，这篇文章《保密系统的信息理论》直到发表了30年后才显示出它所具有的奠基性的价值。1976年，W.Diffie和M.Hellman合作发表了《密码学的新方向》（New Directions in Cryptography）一文，在这篇文章中提出了为适应网络通信的保密性而开创了公开密钥密码体制，解决了密钥管理问题。1977年，美国国家标准局正式公布实施了数据加密标准DES。之后，人们以这两件事为密码学发展史上的里程碑，标志
着现代密码学的诞生。而从此时开始，这两件事情导致密码学的空前研究，改变了以前人们认为密码是政府、军事、外交、安全等部门所专用的思想，密码已由公用扩展到民用研究，这种转变也导致了密码学持续了一段时间的前所未有的发展。
如今，信息网络技术的应用不断地普及和深入人们的日常生活，其应用领域已扩大到政府部门，金融，企业等。许多私人信息如各种帐号密码、通讯信息、资料文件等常常使用计算机网络进行交换。虽然这种演变给人们的工作生活带来了不少便利，但是也不可避免地产生一些不良影响，其中网络信息安全就是趋于严重的问题。因此，为了实现信息的安全通信，相应地对信息加密技术也提出了更高更严格的要求。为了保证这些信息的私密性、完整性、真实性，提高网络信息的安全性能，为用户提供更加强大的信息安全等方面的支持，必须使用技术手段对其进行处理。在这种急切的需求下，具有信息的加密和解密等功能的密码学这一科学得到愈来愈多的重视[16]。
本课题主要是对密码学做一个初步的研究，了解其发展历史与发展前景，并利用MATLAB软件对凯撒密码等密码法编写程序，实现信息的加密和解密功能。
MATLAB软件被称为“矩阵实验室”，是一种基于矩阵/数组的高级编程语言，其具有强大的科学计算能力和可视化功能，主要应用于自动控制理论、工程计算、神经网络等领域中。
第二章 发展历史及前景
2.1发展历史
密码学就是研究密码的学科,对于当今的信息时代而言，密码是构建安全信息系统的核心基础。为了更好地实现本课题的加密解密功能，深入了解密码学的发展历史及发展前景，熟悉一些古典的较为简单密码法，可以使我们对密码的编码方法以及更复杂保密性更好的密码法有一个更好的理解。
密码学的发展正如前文所述，几乎离不开战争，战争往往成为密码学迅速发展的催化剂。那么，我们以纵向剖析来讨论密码学的发展史，大致可以分为三个阶段，即手工阶段（古代加密方法）、机械阶段（古典密码）和计算机阶段（近现代密码）。
2.1.1 手工阶段（古代加密方法）
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