《02传统加密.ppt

第二章 传统加密技术 2.0密码学历史 2.1密码学基本概念 2.2 代换技术 2.3 置换技术 2.4 轮转机 2.5 隐写术 密码学的历史 　密码技术的出现可以追溯到远古时代，英文中密码学（Cryptography）一词来源于古希腊的Kryptos和Graphein，意思是密写。 自从人类社会有了战争就出现了密码（烽火戏诸侯、凯撒密码），但1949年以前的密码更多的是一门艺术，那时的密码专家常常靠直觉和经验来设计和分析密码，而不是靠严格的证明。 1949年，Shannon发表了题为“必威体育官网网址系统的通信原理”一文，开始了密码学的科学研究。近代密码技术已发展为一门和数学紧密相关的学科，即所谓的密码学。密码学发展成为一门系统的技术科学，除了和数学紧密相关而外，还涉及到通信、计算机、微电子学等多种技术门类，所应用的数学工具也从简单的代数发展到近代代数、信息论、数论、组合学、计算机复杂性等等多个领域。本书主要介绍密码学中的基本概念，常用的加密算法及密码的管理。 密码学的历史 《六韬》，又称《太公兵法》，传说作者为姜太公。 其中有两种军事通讯密码，一是阴符，二是阴书。 阴符是使用者事先制造一套尺寸不等、形状各异的“阴符”，共8种，每种都代表一定意义，只有通讯双方知道。它们是：大胜克敌符，长1尺；破阵离将符，长9寸；降城得邑符，长8寸；却敌极远符，长7寸；警众坚守符，长6寸；请粮益兵符，长5寸；败军亡将符，长4寸；失利亡士符，长3寸； 较之阴符，阴书进了一步。它应用“一合而再离，三发而一知”的方法。也就是说把一份完整的军事文书裁成3份，分写在3枚竹简上，派3个通讯员分别持这枚竹简出发，到达目的地后，3枚简合而为一，方知愿意。中途即使其中一人或二人被捕，也不致失密。  密码学的历史 《武经总要》中，曾公亮收纳了当时军队中必用的40个军用短语编成密码本，另以没有重复字的五言律诗一首（正好为40字）作为解码“密钥”。这40个军用短语分别为：“1、请弓；2、请箭；3、请刀；4、请甲；5、请枪旗……37、将士叛；38、士卒病；39、将军病；40、战小胜”。当部将率部出征时，主将发给部将一本密码本，并约好用某一首五言诗作为解码“密钥”。 例如，双方事先约定以杜甫的《春望》为“密钥”。该诗全文为：“国破山河在，城春草木深。感时花溅泪，恨别鸟惊心。烽火连三月，家书抵万金。白头搔更短，浑欲不胜簪。”战斗进行中，如急需增拨弓、箭，统兵部将从密码本中查出“请弓”为1号短信，“请箭”为2号短语，然后再在《春望》一诗中找出其第1、2字分别为“国”和“破”。此将领即可拟一普通公文。公文中混编入“国”和“破”二个字，并在此二字上加盖自己印章。主将收到公文后，就可紧急调集弓和箭前去增援。 2.1密码学基本概念 密码学（cryptology)是研究密码系统或通信安全的一门科学。它主要包括两个分支，即密码编码学（cryptography）和密码分析学（cryptoanalytics） 。 密码编码学的主要目的是伪装信息，就是以给定的有意义的数据进行可逆的数学变换，将其变为表面上杂乱无章的数据，使得只有合法的接收者才能恢复有意义的数据，而其余任何人都不能（或很难）恢复原来的数据。 密码分析学的主要目的是研究加密消息的破译和消息的伪造。 密码系统的模型 图2-2 明文：原始可理解的消息或数据，作为算法的输入。 加密算法：加密算法对明文进行各种代换和变换。 密钥：密钥也是加密算法的输入。密钥独立于明文和算法。算法根据所用的特定密钥而产生不同的输出。算法所用的代换和变换也依靠密钥。 密文：作为算法的输出，看起来是完全随机而杂乱的消息。它依赖于明文和密钥。对于给定的消息，不同的密钥产生不同的密文，密文是数据的随机流，并且其意义是不可理解的。 解密算法：本质上是加密算法的逆运行。输入密文和密钥，输出原始明文。 传统密码的安全使用要满足如下两个要求： 1. 加密算法必须是足够强的。至少，我们希望这个算法在对手知道它并且能够得到一个或者多个密文时也不能破译密文或计算出密钥。这个要求通常用一种更强的形式表述为：即使对手拥有一定数量的密文和产生每个密文的明文，他也不能破译密文或发现密钥。 2. 发送者和接收者必须在某种安全的形式下获得密钥并且必须保证密钥安全。 一般来说，加密算法可以是公开的。对称密码的这些特点使其能够广泛应用。算法不需要必威体育官网网址这一事实使得制造商可以开发出低成本的芯片以实现数据加密算法。这些芯片能够广泛使用，许多产品里都有这种芯片。所以，采用对称密码，首要的安全问题是密钥的必威体育官网网址性。 明文X＝［X1,X2,…Xm］字母表为26个大写字母。目前，最常用的字母表为｛0,1｝ 加密密钥为K＝[K1,K2…Kj]，密钥K的可能值的范围称密钥空间。 加密Y＝E(K, X)＝［Y1,Y