密码学-概述与古典密码

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1、密码学及应用1古典密码2古典密码什么是密码学数论代数信息论计算复杂性理论自动机理论编码理论概率统计密码学3古典密码什么是密码学研究秘密通信为目的包括：密码编码学、密码分析学加密解密破译密钥明文明文密文密钥安全信道4古典密码密码学术语明文：需要加密的消息加密：隐藏内容的过程密文：被加密后的消息解密：把密文转换为明文的过程密码算法：用于加解密的数学函数密码分析：对密码进行破解的过程5古典密码密码学的公式表示加密：E(M,K1)=C解密：D(C,K2)=M＝>D(E(M,K1),K2)=M密码学基本原则密码算法的安全性应

2、基于密钥的安全性，而不是基于算法的细节的安全性6古典密码密码学主要功能保证机密性，防范被动攻击保证完整性，防范主动攻击保证信息来源的真实性，提供非否认服务被动攻击：对机密性的破坏主动攻击：对完整性和可用性的破坏7古典密码最早的信息保护方法－隐写术隐写术的弱点密码术与隐写术相比，密码术不是隐藏信息本身，而是隐藏信息的含义密码术的两种基本方法：易位和替换8易位Theartofwarteachesustorelynotonthelikelihoodoftheenemy'snotcoming,butonourownread

3、inesstoreceivehim->Twelhhe………riem9替换恺撒密码abcdefghijklmnopqrstuvwxyzDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC明文：veni,vidi,vici密文：YHQL,YLGL,YLFL10替换单表置换密码Meetatmidnight->cuuzvzcgxsgibz11替换单表置换密码的分析利用频数分析进行攻击字母频率：e-0.13,t-0.1,…z-0.0008字母组合频率：th，he，in，er，the……12古典密码多表替换密码：维吉利亚密码使

4、用多个密码表，根据密钥字母不同，每个明文字母使用不同的密码表进行加密简单字母频率分析方法失效维吉利亚密码的分析弱点：当相同字母间隔密钥长度倍数时，被加密成相同字母攻击：利用此弱点，寻找密钥长度13古典密码维吉利亚密码的分析随机重合指数：0.0385英文重合指数：0.0687(1.784倍）Aconstructivetheoryofrandomnessforfunctions……14古典密码加密机械化的出现－Enigma产生背景大量密码体系被攻破无线电的普遍使用，增加了对密码技术的需求15ENIGMA亚瑟·谢尔比乌

5、斯16Enigma转子结构1718已经安全了吗？19连接板20反射器反射器的副作用：一个字母永远也不会被加密成它自己！21初始方向个数转子位置：17576转子排列：6连接板：10039179150017576*6*100391791500＝1*1016＝1000000000000000022与Enigma类似的发明荷兰，亚历山大·科赫瑞典，阿维德·达姆美国，爱德华·赫本这些发明均以失败告终23最安全的通讯1925年开始，谢尔比乌斯开始大量给德国军方生产Enigma军用Enigma的转子线路是保密的Enigma的使用

6、保障了德军的通信保密性1926年开始，英国人、美国人、法国人都再无法破译德国的通讯24汉斯·提罗·施密特25汉斯·提罗·施密特1931年11月8日，在比利时的一家酒店里，施密特将Enigma的使用说明卖给了法国人法国人认为这些资料仍不足以破译Enigma，又将信息提供给了波兰人在面对被德国侵略的恐惧下，波兰人开始了Enigma破译的艰苦工作26马里安·雷杰夫斯基27德国人的密码本日密钥日密钥的形式（例）：插接板设置：AL,PR,TD,BW,KF,QY转子排列：2，3，1转子定位：Q,C,W28德国人的密码本消息密钥

7、为防止日密钥加密过多信息，日密钥仅被用作加密信息密钥，再使用信息密钥加密信息信息密钥形式：QCWQCW29德国人的密码本消息密钥为防止日密钥加密过多信息，日密钥仅被用作加密信息密钥，再使用信息密钥加密信息信息密钥形式：QCWQCW重复键入信息密钥导致致命弱点！30可以获得的密文信息同一天得到的信息密钥密文31利用信息密钥建立字母关系表※不同的情况下，字母关系表的模式会有什么样的不同特征呢？32字母链特征※除了1、4字母链，还有2、5及3、6字母链AFFWWA33密码的指纹字母链特征只与转子设置有关，而与插接板设置无

8、关雷杰夫斯基用1年时间，分析了104456种可能的转子设置下的字母链特征※1933年～1939年，波兰破译了德国近10万条消息34新障碍1939年，德国的Enigma转子增加到了5个，破译工作无法继续进行1939年7月24日，波兰人将破译方法提供给英法1939年9月1日，希特勒入侵波兰，9月29日，华沙沦陷35布莱切利庄园36阿兰·图灵37阿兰·图灵1931