第02章_1_密码学理论基础资料.ppt

Playfair密码 Playfair在1854年发明了Playfair密码。Playfair依据一个5*5的正方形组成的密码表来编写，密码表里排列有25个字母。如果一种语言字母超过25个，可以去掉使用频率最少的一个。如，法语一般去掉w或k，德语则是把i和j合起来当成一个字母看待。英语中z使用最少，可以去掉它。 C I P H E R A B D F G K L M N O Q S T U V W X Y Z 加密规则是按成对字母加密，规则为“相同对中的字母加分隔符(如x)，同行取右边，同列取下边，其他取交叉” 。 明文：balloon 单词中的ll为相同字符，所以分组为：ba lx lo on 明文：he，h和e在矩阵中同一行，都取右边的字符，密文为：EC 明文：dm，d和m在矩阵中同一列，都取下面的字符，密文为：MT 明文：kt，k和t在矩阵中不同行也不同列，取交叉顶点上的字符，密文为：MQ 明文：OD ，O和D在矩阵中不同行也不同列，取交叉顶点上的字符，密文为：TR 以这个5×5变换矩阵为例，可以对单词进行加密，加密结果如表2-1所示。 表2-1 明文 分组 密文 balloon ba lx lo on db sp gs ug book bo ok sr qg fill fi lx lx ae sp sp 一次一密乱码本 如上所述的所有密码算法均被破解，那么是否存在无法破解的理想加密方案呢？香农证明了一种密码属于这种情况，它就是一次一密乱码本（one-time pad）。 一般说来，一次一密乱码本就是一个大的不重复的真随机密钥字母集，发送者用乱码本中的每一个密钥准确地加密一个明文字符，加密是明文字符和密钥字符进行模26加法。比如： 明文： onetimepad 密钥： TBFRGFARFM 密文： IPKLPSFHGQ 因为： O+Tmod26=I，N+Bmod26=P，E+Fmod26=K，…… 如果窃听者不能得到用来加密的一次一密乱码本，这个方案就是完全必威体育官网网址的。给出的密文消息相当于同样长度的任何可能的明文消息。 随机密钥 安全强度取决于密钥的随机性 理论上不可破 实际上不可行 产生大量的随机密钥难 密钥分配与保护更难 明文：To be or not to be that is the question,使用Vigenère加密，密钥字取为run 密钥：runrunrunrunrunrunrunrunrunrun 明文：tobeornottobethatisthequestion 密文：KIOVIEEIGKIOVNURNVJNUVKHVMGZIA KIOV，后一个相当于前一个向后移动了9位； NU，后一个相当于前一个向后移动了6位。 重复明文字母串的距离正好是密钥长度的倍数。 Vigenère密码的密码分析 转轮机---经典密码的机械阶段 转轮机由一个键盘和一系列转轮组成，每个转轮是26个字母的任意组合。转轮被齿轮连接起来，当一个转轮转动时，可以将一个字母转换成另一个字母。照此传递下去，当最后一个转轮处理完毕时，就可以得到加密后的字母。 为了使转轮密码更安全，人们还把几种转轮和移动齿轮结合起来，所有转轮以不同的速度转动，并且通过调整转轮上字母的位置和速度为破译设置更大的障碍。 转轮机的工作原理 每一个旋转轮代表一个单表代换系统，旋转一个引脚，再转变为另一个单表代换系统。 为使机器更安全，可把几种转轮和移动的齿轮结合起来。因为所有转轮以不同的速度移动，n个转轮的机器的周期是26n，即个单表代换系统。 最后一个转轮转完一圈之后，它前面的转轮就旋转一个引脚，有点像时钟的齿轮。 隐蔽通道和隐写术 严格来说，隐蔽通道和隐写术这两种技术并不是加密，而是隐藏。它们隐藏明文信息的存在，而密码学通过对文本信息的不同转换而实现信息对外的不可读。 同加密相比，隐蔽通道和隐写术有一些缺点，它需要许多额外的付出来隐蔽相对较少的信息。尽管采用一些上述的方案也许有效，但是一旦被破解，整个方案就毫无价值了。 它的优点是可以应用于通信双方宁愿他们的秘密通信被发现而不愿其中的重要内容丢失的情况。 古典密码小结 模运算： 加法、减法、乘法 性质：对称、传递、交换、结合、分配 加法逆元、乘法逆元 对称密码的两个基本运算 代替和置换（Substitution permutation） 密码分析与Kerckhoff原则 多轮加密 数据安全基于算法的必威体育官网网址 古典密码小结 * 欢迎辞 * * * * * * * * Shannon模型 X,明文（plain-text）： 作为加密输入的原始信息。 Y,密文（cipher-