03常见密码体制摘要.ppt

第二部分 密码学基础 第2章 密码学基础 第3章 常见密码体制 第4章 数字签名技术 第5章 密钥管理技术 3.1 古典密码技术 在计算机出现之前，密码学由基于字符的密码算法构成。不同的密码算法之间互相替代(Substitution)或相互置换(Transposition)，好的密码算法是结合这两种方法，每次进行多次运算。 现在的计算机密码算法要复杂的多，但基本原理没有变化。其重要的变化是算法只对位（比特）而不是字母进行变换，也就是字母表长度从26个元素变为2个元素。 大多数好的密码算法仍然是以替代和置换作为加密技术的基本构造块的。 置换法又称换位法。 在置换密码中，明文和密文的字母保持相同，但顺序被打乱了。即它把明文中的字母重新排列，本身不变，但位置变了。如：把明文中的字母的顺序倒过来写，然后以固定长度的字母组发送或记录。 明文：computer systems 密文：sm etsy sretupmoc 1. 列换位法: 明文以固定的宽度水平地写在一张图表纸上，密文按垂直方向读出，并按一组后面跟着另一组的形式排好；解密就是将密文按相同的宽度垂直地写在图表纸上，然后水平地读出明文。 如明文是： WHAT YOU CAN LEARN FROM THIS BOOK 分组排列为： 密文则以下面的形式读出： WOFHO HURIK ACOSX TAMBX YNTOX 这里的密钥是数字5。其实密钥包含3方面信息: 行宽,列高,读出顺序 2. 矩阵换位法: 这种加密是把明文中的字母按给定的顺序安排在一个矩阵中，然后用另一种顺序选出矩阵的字母来产生密文。如将明文ENGINEERING按行排在3*4矩阵中，如下所示： 根据给定的置换，将明文按第2列，第4列，第1列，第3列的次序排列，就得到密文： NIEGERNEN IG 在这个加密方案中，密钥就是矩阵的行数m和列数n，即m*n＝3*4，以及给定的置换矩阵。也就是： k=（m*n，f）, 其中 其解密过程是将密文根据3*4矩阵，按行、列的顺序写出，再根据给定置换产生新的矩阵，恢复明文为： ENGINEERING 3.1.2 替代密码 替代密码（Substitution Cipher）是使用替代法进行加密所产生的密码。明文中每一个字符被替换成密文中的另外一个字符。接收者对密文进行逆替换就恢复出明文来。替代法加密是用另一个字母表中的字母替代明文中的字母。 在经典密码学中，有四种类型的替代密码。 1、单字母---单表代替密码 单表代替密码，也称简单代替密码，或单字母密码：就是明文的一个字符用相应的一个密文字符代替。 如：移位(shift)密码、乘数(multiplicative)密码、 仿射(affine)密码、多项式(Polynomial)密码、 密钥短语(Key Word)密码等 对于明文P＝COMPUTE SYSTEMS则 f（C）=（3+3） mod 26=6=F f（O）=（15+3）mod 26=18=R f（M）=（13+3）mod 26=16=P ┆ f（S）=（19+3） mod 26=22=V 所以，密文C= Ek（P）=FRPSXRWHUVBVWHPV。 （１）加解密算法已知 （２）可能尝试的密钥只有２6个 移位密码很容易受到唯密文攻击。 (II)乘数密码算法 加密函数:c=E(m,k)=(km) mod n; 解密函数:m=D(m,k)=k-1(c)(mod n) 要求加密变换是一一对应的充要条件是k与n互素（就是最大公因数为1） 其密钥数量是小于n且与n互素的非负整数的个数。如当n=26时, 密钥数有11个，即3,5,7,9,11,15,17,19,21,23,25 (III)仿射密码 加密运算：c=E(m,k)=(k1m+k2) mod n 解密运算：m=D(m,k)=k1-1(c-k2)(mod n) 要求加密变换是一一对应的充要条件是k与n互素（就是最大公因数为1） 其密钥数量是小于n且与n互素的非负整数的个数与n的乘积。如当n=26时, 可能的密钥数有11*26个 多表代换密码是一系列（两个以上）代换表依次对明文信息的字母进行代换的加密方法。 多表代替密码有多个单字母密钥，每一个密钥被用来加密一个明文字母 即：第一个密钥加密明文的第一个字母，第二个密钥加密明文的第二个字母，第三个密钥加密明文的第三个字母等等。 非周期多标代替密码：代换表是非周期的无限序列 一次一密密码（one time padding):对每个明文每次采用不同的代换表。 周期多表代替密码：代换表个数有限，重复使用。 如：维吉尼亚(Vigenere)密码、博福特