信息安全与保密-古典密码(2)

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1、第二章、密码学主要内容密码学的历史发展过程基本术语和定义相关基础数学理论古典密码现代密码1、密码学的起源隐写术(Steganography)：通过隐藏消息的存在来保护消息。常用的手段包括：隐形墨水、字符格式的变化、图形图像（水印）。1、密码学的起源象形文字的修改(ModifiedHieroglyphics)：密码学的第一个例子是对标准书写符号的修改，例如古埃及法老坟墓上的文字（3200-1100B.C.），核心思想是代替(Substitution)1、密码学的起源500B.C.，斯巴达人在军事上用于加解密发

2、送者把一条羊皮纸螺旋形地缠在一个圆柱形木棒上，核心思想是置换（Permutation）1、密码学的起源205-123B.C.，棋盘密码HELLO23153131341、密码学的起源50B.C.，恺撒密码HELLOKHOORABCDEFG……XYZDEFGHIJ……ABC2、密码学发展的三个阶段1949年之前古典密码1949～1975年传统密码1976年以后现代密码2、密码学发展的三个阶段1949年之前古典密码密码学还不是科学，而是艺术出现一些密码算法和加密设备密码算法的基本手段(代替&置换)出现，针对的

3、是字符简单的密码分析手段出现基于字符的密码2、密码学发展的三个阶段代替密码（substitutioncipher）明文中的每个字符被替换成密文中的另外的字符。接收者对密文做反向替换就可以恢复出明文。简单代替密码（单字母密码）多字母密码置换密码(permutationcipher)2、密码学发展的三个阶段简单代替密码明文的一个字符用相应的一个密文字符代替。单表代换一个明文字符对应固定的一个密文字符可用频率分析的方法破解多表代换一个明文字符对应几个密文字符，加密时任选其中一个可隐藏明文字母的统计信息增大了密文空

4、间2、密码学发展的三个阶段单表代替密码的频率分析2、密码学发展的三个阶段多表代替密码的设计出现频率高的字符用更多的密文来代替，以隐藏明文字母的统计信息例如：a→{2,41,89}c→{9,38}k→{78}t→{1,8,43,66,91}明文ATTACK可加密为(2,1,8,41,9,78)或(41,43,91,38,78)2、密码学发展的三个阶段多字母密码明文中的字符映射到密文空间的字符还依赖于它在上下文中的位置。可以用矩阵变换方便地描述多字母代换密码，有时又称起为矩阵变换密码。Playfair密码2、密

5、码学发展的三个阶段Playfair密码将明文中的双字母组合作为一个单元对待，并将这些单元转换为密文的双字母组合。采用5×5变换矩阵，如以CIPHER作密钥：CIPHERABDFGKLMNOQSTUVWXYZ加密规则：按成对字母加密①相同对中的字母加分隔符(如x)：balloonbalxloon②同行取右边:heEC,rbBF③同列取下边:dmMT,bsSP④其他取交叉:ktMQ,odTR2、密码学发展的三个阶段Playfair密码分析：有26×26=676种字母对组合字符出现几率一定程度上被均

6、匀化基于字母频率的攻击比较困难依然保留了相当的结构信息2、密码学发展的三个阶段代替密码（substitutioncipher）置换密码（permutationcipher）又称换位密码（transpositioncipher)明文的字母保持相同，但顺序被打乱了。2、密码学发展的三个阶段换位密码（transpositioncipher)换位密码把明文按列写入，按行读出密钥包含3方面信息:行宽,列高,读出顺序密钥:4312567明文:attackpostponeduntiltwoamxyz密文：TTNAAPTM

7、TSUOAODWCOIXPETZ2、密码学发展的三个阶段1949～1975年传统密码计算机使得基于复杂计算的密码成为可能Shannon,TheCommTheoryofSecretSystems,1949DavidKahn,TheCodebreakers,1967J.L.Smith,ACryptographicDeviceforDataComm,1971H.Feistel,CryptographyandComputerPrivacy,1973数据的安全基于密钥而不是算法的保密2、密码学发展的三个阶段加密通信模

8、型HelloHelloHello2、密码学发展的三个阶段加密通信模型HelloHello加密机解密机@#^$&@#^$&@#^$&密钥源安全信道2、密码学发展的三个阶段1976年以后现代密码Diffie,Hellman.NewDirectionsinCryptography,19761977年Rivest,Shamir&Adleman提出了RSA公钥算法90年代逐步出现椭圆曲线等其他非对称算法非对称密码使得无密钥