参考プログラム (電気通信大学情報理工学域 II類情報通信工学プログラム/電子情報学プログラム)

(Updated 2020/09/20)

電気通信大学情報理工学域 II類
情報通信工学プログラム/電子情報学プログラム
情報通信工学実験B / 電子情報学実験B
実験課題「情報通信（情報セキュリティ）」

参考プログラム

以下に示すプログラムのソースファイルと実行ファイルを，実験課題のプログラム作成の参考に利用して構わない。ただし，それらのファイルの利用は，コピーした本人が本課題を実施する場合のみに許可する。コピーした本人以外に渡したり，ネット上に掲示し，二次配布することは禁止する．
参考プログラムの取得方法

西9号館2階の計算機実験室(CED)の計算機において，次の手順でファイルを入手できる：
（「参考プログラムの使用方法の例」を参照）
1. ホームディレクトリに移動する：
2. 作業用のディレクトリを作成する：
3. 作業用のディレクトリに移動する：
4. ファイルをコピーする：
5. 入手したファイルを確認：
情報基盤センターの sol.edu.cc.uec.ac.jp にリモートログインしている場合（または、 UNIX環境で端末(ターミナル)を利用している場合）は、以下の手順でファイルを入手できる．
1. ホームディレクトリに移動する：
2. wgetコマンドで圧縮ファイルを入手する：
3. 入手した圧縮ファイルを解凍する：
4. 解凍して得られたディレクトリ jikkenRSA に移動：
5. 入手したファイルを確認：
6. 提供するバイナリファイル（実行ファイル）は、CEDの計算機上でコンパイルしたものです。したがって、異なる計算機環境では実行ファイルを利用することができない場合があることに注意して下さい。

参考プログラムのリストと参考プログラムとして提供する意図
1. a2a.c（ファイルをコピーするプログラムのソースファイル）
  指定したファイルからデータを読み出す、そして、指定したファイルにデータを書き込む、というファイル操作方法が分からない場合は、このプログラムの記述を参考にするとよいと思います。
  具体的には、指定したひら文のファイルからデータを読み出す、そして、データを暗号化し、その暗号化されたデータを指定した暗号文のファイルに書き出す、というファイル操作の参考プログラムとして利用できると思います。
2. a2AA.c（大(小)文字を小(大)文字に変換するプログラムのソースファイル）
  大文字を小文字に変換する，または，その逆の小文字を大文字に変換という文字の操作は算術演算で実行できます。このプログラムは、その文字の変換操作を整数の算術演算に置き換えて実行するプログラムの例です。シフト暗号もRSA暗号も算術演算が必要であるが，そのための参考になると思います．
  具体的には、指定したひら文のファイルからデータを読み出す、そして、データを算術演算処理で暗号化し、その暗号化されたデータを指定した暗号文のファイルに書き出す、という操作の参考プログラムとして利用できると思います。ここで、「算術演算で暗号化」とは、シフト暗号ならば加法、RSA暗号ならばべき乗の算術演算である。
3. shift.out（シフト暗号のプログラムの実行ファイル）
  具体的に，暗号のプログラムをコマンドライン（端末のプロンプトの右側に入力した内容）で実装する場合の例を示すプログラム．入出力のファイル名を指定するだけでなく，暗号化または復号化のオプション指定や鍵情報を引数として入力するなどの方法について参考になると思います．
  このプログラムのソースファイル shift.c を参考にしたい学生は，「参考資料」→「課題 1 のプログラムを作成するためのヒント(練習プログラム)」にその入手方法が記載されているので，確認して下さい．
4. rsa.out （RSA暗号のプログラムの実行ファイル）
  RSA暗号のプログラムの動作例を示すための参考プログラム．
5. prime.out（素数を求めるプログラムの実行ファイル）
  素数を求めるプログラムの動作例を示すための参考プログラム．
6. gcd.out（拡張ユークリッド法を実行し、最大公約数を求めるプログラムの実行ファイル）
  最大公約数を求めるプログラムの動作例を示すための参考プログラム．
7. lcm.out（最小公倍数を求めるプログラムの実行ファイル）
  最小公倍数を求めるプログラムの動作例を示すための参考プログラム．
8. findinge.out（与えられた正整数 L に対し、gcd(e,L)=1 かつ 1< e < L を満たす e を，すべて求めるプログラムの実行ファイル）
  条件を満たすすべての e を求めるプログラムの動作例を示すための参考プログラム．

プログラムの使用方法を簡単に示す。

a2a.c : ファイル名 uecoo の内容と同じものをファイル名 goo にコピーする例。

$ gcc  -o  a2a.out  a2a.c   //オプション -o で実行ファイル名 a2a.out を指定して，コンパイルする(コンパイルの仕方)
$ cat  uecoo　　              //catコマンドでファイルの中身を確認
The University of Electro Communications
$ ./a2a.out  uecoo  goo　 //入力ファイルuecoo、 出力ファイルgoo
$ cat  goo  
The University of Electro Communications
$ diff  uecoo  goo　　       //diff コマンドでファイル内容の比較（差分をとる）．違いがあると、それぞれの異なる行が対で表示される。
$

a2AA.c :ファイル名 uecoo の内容に記述されている中の英字における大文字を小文字に変換し、一方、小文字を大文字に変換し、ファイル名 goo に出力する例。

$ gcc  -o  a2AA.out  a2AA.c　　//オプション -o で実行ファイル名 a2AA.out を指定して，コンパイルする
$ cat  uecoo 　                　　　 //catコマンドでファイルの中身を確認
The University of Electro Communications
$ ./a2AA.out  uecoo  goo 　  　//入力ファイルuecoo、 出力ファイルgoo
$ cat  goo 
tHE uNIVERSITY OF eLECTRO cOMMUNICATIONS
$

shift.out : シフト暗号の実行例 (共通鍵 k=5 の場合の例)

 
$ cat  foo  　                       　　//catコマンドでファイの中身を確認
WEWILLMEETATCHOFUSTATION
$ ./shift.out  -e  5  foo  goo  　// 暗号化 オプション -e, 鍵 5, 入力ファイル名(平文):foo, 出力ファイル名(暗号文):goo
$ cat  goo 
BJBNQQRJJYFYHMTKZXYFYNTS
$ ./shift.out  -d  5  goo  hoo  　// 復号化 オプション -d, 鍵 5, 入力ファイル名(暗号文):goo, 出力ファイル名(推定平文):hoo 
$ cat  hoo 
WEWILLMEETATCHOFUSTATION
$ diff  foo  hoo　       //diff コマンドでファイル内容の比較（差分をとる）．違いがあると、それぞれの異なる行が対で表示される。
$

rsa.out : RSA暗号の実行例： (公開鍵(9929,32399), 秘密鍵(9329,32399)とした場合の例）
（下記において、暗号文をcatコマンドで表示すると文字化けするが、odコマンドを用いることで、バイナリーデータの内容を読み取ることができることの説明）

$ cat  foo
WEWILLMEETATCHOFUSTATION
$ ./rsa.out  -e  9929  32399  foo  goo    　// 暗号化 オプション -e, 公開鍵(9929,32399), 入力ファイル名(平文):foo, 出力ファイル名(暗号文):goo
$
$ cat goo                              　　　　　  // 文字化けしているので、正しく表示できない
�I�Iee�/��o��#�o�4�
                           �w��o��o�aL[$ 
$
$ ./rsa.out  -d  9329  32399  goo  hoo    // 復号化 オプション -d, 秘密鍵(9329,32399), 入力ファイル名(暗号文):goo, 出力ファイル名(推定平文):hoo  
$ cat  hoo
WEWILLMEETATCHOFUSTATION
$ diff  foo  hoo　       //diff コマンドでファイル内容の比較（差分をとる）．違いがあると、それぞれの異なる行が対で表示される。
$ ls  -la  |  grep  oo
-rw-r--r-- 1 xx staffs     101 Aug 31 14:40 aoo
-rw-r--r-- 1 xx staffs      25 Aug 31 14:40 foo　　　　// foo, goo, hoo のファイルサイズを比較してみる
-rw-r--r-- 1 xx staffs      50 Oct  2 15:28 goo
-rw-r--r-- 1 xx staffs      25 Oct  2 15:28 hoo
-rw-r--r-- 1 xx staffs      41 Aug 31 14:40 uecoo
-rw-r--r-- 1 xx staffs      52 Aug 31 14:40 weoo
$

prime.out : 100までの素数と、10000までの素数を求める実行例

$ ./prime.out  100         // 100までの素数を求める
...start Finding Primes. 
...Finding primes in the range [2,3, ... ,100] 
------------
2
3
5
(中省略)
97
------------
The number of primes is 25
...end Finding Primes. 
$ 
$
$ ./prime.out  10000  　　  // 10000までの素数を求める
...start Finding Primes. 
...Finding prime in range [2,3, ... ,10000] 
------------
2
3
5
(中省略)
9973
------------
The number of primes is 1229
...end Finding Primes. 
$

gcd.out :拡張ユークリッド法と最大公約数を求める実行例（入力が 144, 29 の場合）

$ ./gcd.out  144  29
...start finding gcd(144,29) and (f,g) such that f*(144)+g*(29)=gcd(144,29) 
Input　: ( a, b ) = ( 144, 29 )
Output :  gcd( a, b ) = gcd( 144, 29 ) = 1
　　　: ( f, g ) = ( -1, 5 )

　　　such that ( f * a ) + ( g * b ) = gcd( a, b )
　　　that is   ( -1 * 144 ) + ( 5 * 29 ) = 1
...end.
$

lcm.out : 最小公倍数を求める実行例(入力が 16, 18 の場合)

$ ./lcm.out 16 18
...start finding lcm(16,18)

Input　:  ( a, b ) = ( 16, 18 )
Output :  lcm(a,b) = lcm(16,18) = (16*18) / gcd(16,18) = 144

　　　　where 16*18=288 and gcd(16,18) = 2
...end.
$

findinge.out : 144に対し、gcd(e,144)=1 かつ 1< e < 144 を満たす e をすべて求める実行例

$ ./findinge.out  144
...start Computing keys by Euclid algorithm(Command Line version). 
...Finding inegers e such that gcd(e,144)=1 and 1 < e < 144. 
5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25, 29, 31, 35, 37, 41, 43, 47, 49, 53, 55, 59, 61, 65, 67, 71, 73, 77, 79, 83, 85, 89, 91, 95, 97, 101, 103, 107, 109, 113, 115, 119, 121, 125, 127, 131, 133, 137, 139, 143, 
...end Computing keys by Euclid algorithm(Command Line version). 
$

以上

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