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信息安全与技术 清华大学出版社 第3章 信息必威体育官网网址技术 随着计算机和通信网络的广泛应用，特别是电子商务的快速发展，信息的安全性受到人们的普遍重视，大量的敏感信息（如银行帐号、商务交易、网上报税以及个人信息等）需要通过网络进行传输，这些信息对用户来讲需要必威体育官网网址，因此，密码技术是信息安全的基础，是保护数据不可或缺的重要工具，在信息安全领域占有重要地位。 第1节密码学的发展历程 人类早在远古时期就有了相互隐瞒信息的想法，自从有了文字来表达人们的思想开始，人类就懂得了如何用文字与他人分享信息以及用文字秘密传递信息的方法，这就催生了信息必威体育官网网址科学的诞生和发展。密码学的发展可以追溯到四千年前，其发展历史比较悠久。密码学的发展大致经历了手工加密、机械加密和计算机加密三个阶段。 1．手工加密阶段 2．机械加密阶段 3．计算机加密阶段 第2节 密码学中的基本术语 密码学的英文为Cryptography，该词来源于古希腊语的Kryptos和Graphein，希腊语的原意是密写术，即将易懂的信息（如文字）通过一些变换转换成难以理解的信息（如令人费解的符号）。密码学研究进行必威体育官网网址通信和如何实现信息必威体育官网网址的问题，具体指通信必威体育官网网址传输和信息存储加密等。它以认识密码变换的本质、研究密码必威体育官网网址与破译的基本规律为对象，主要以可靠的数学方法和理论为基础，对解决信息安全中的机密性、数据完整性、认证和身份识别，对信息的可控性及不可抵赖性等问题提供系统的理论、方法和技术。密码学包括两个分支：密码编码学和密码分析学。密码编码学研究对信息进行编码，实现对信息的隐藏；密码分析学研究加密消息的破译或消息的伪造。下面是密码学中一些常用的术语： （1）明文（Plaintext/Message）：指待加密的信息，用P或M表示。明文可以是文本文件、图形、数字化存储的语音流或数字化的视频图像的比特流等。 （2）密文（Cipertext）：指明文经过加密处理后的形式，用C表示。 （3）加密（Encryption）：指用某种方法伪装消息以隐藏它的内容的过程。 （4）加密算法（Encryption Algorithm）：指将明文变换为密文的变换函数，通常用E表示。 （5）解密（Decryption）：指把密文转换成明文的过程。 （6）解密算法（Decryption Algorithm）：指将密文变换为明文的变换函数，通常用D表示。 （7）密钥（Key）：变换函数所用的一个控制参数。加密和解密算法的操作通常是在一组密钥控制下进行的，分别称为加密密钥和解密密钥，通常用K表示。 （8）密码分析（Cryptanalysis）：指截获密文者试图通过分析截获的密文从而推断出原来的明文或密钥的过程。 （9）被动攻击（Passive Attack）：指对一个必威体育官网网址系统采取截获密文并对其进行分析和攻击。这种攻击对密文没有破坏作用。 （10）主动攻击（Active Attack）：指攻击者非法侵入一个密码系统，采用伪造、修改、删除等手段向系统注入假消息进行欺骗。这种攻击对密文具有破坏作用。 （11）密码系统（Cryptosystem）：指用于加密和解密的系统。加密时，系统输入明文和加密密钥，加密变换后，输出密文；解密时，系统输入密文和解密密钥，解密变换后，输出明文。 （12）密码体制：密码系统采用的基本工作方式称为密码体制。密码体制的要素是密码算法和密钥。根据密钥的使用方式和密码算法的加密方式可以对密码系统进行不同的分类。 第3节古典密码体制 古典密码时期一般认为是从古代到19世纪末，这个时期生产力水平低，加密、解密方法主要以纸、笔或者简单的器械来实现，在这个时期提出和使用的密码称为古典密码。古典密码是密码学发展的初级阶段。尽管古典密码大都较简单，但由于其安全性差，目前应用很少。研究古典密码的原理，有助于理解、构造和分析近代密码。替代（Substitution）和置换（Permutation）是古典密码中用到的两种基本处理技巧，它们在现代密码学中也得到了广泛使用。 一、替代密码 替代密码（Substitution Cipher）是明文中的每一个字符被替换成密文中的另一个字符。接收者对密文做反向替换就可以恢复出明文。古典密码学中采用代换运算的典型密码算法有单表密码、多表密码等。 1．单表密码 单表密码全称单表替代密码。单表替代密码是对明文中的所有字母都使用同一个映射，即 为了保证加密的可逆性，一般要求映射是一一映射。单表代换最典型的例子就是著名的凯撒密码，一般意义上的单表替代也称移位密码、乘法密码、仿射密码、使用密钥词（组）的单表替代和随机替代等。下面通过凯撒密码和使用密钥词组的单表替代为例进行介绍。 （1）凯撒密码 凯撒密码是把字母表中的每个字母用该字母后面第3个字母进行替代，如表3-2所示。为便于区分，我们用小写