第2章 传统密码技术1_1.ppt

第2章 传统密码技术 本章主要介绍了古典密码技术，包括替代密码，置 换密码以及转轮机密码，并且阐述了古典密码的统计分 析方法 本章小结 * 替代是古典密码中用到的最基本的处理技巧之一 ； 代换：利用预先设计的固定替代规则,对明文逐字符或逐字符组进行替代的密码. 字符组称为一个代替单位. 这里替代规则又称为替代函数、替代表或S盒。它的固定性是指这个替代规则与密钥和被加密的明文字符的序号无关。 即相同的明文字符组产生相同的密文字符组. 单表替代：用一个替代表决定代换规则 多表替代：替代规则由多个代换表组成 周期：如维吉尼亚（Vigenere）密码，转子机（rotor Machine） 非周期：一次一密（One time padding) * 对明文中的所有字母都使用一个固定的映射（明文字母表到密文字母表）。 * 对明文中的所有字母都使用一个固定的映射（明文字母表到密文字母表）。 * * */ 课程主要内容 第2章 传统密码技术 本章主要内容 替代密码:利用预先设计的替代规则,对明文逐字符或逐字符组进行替代的密码. 分为单表替代和多表替代两种 置换密码:对各字符或字符组进行位置移动的密码. 转轮机密码 ：利用转轮机进行加解密操作 第2章 传统密码技术 2.1.1 替代密码 单表替代密码 一般单表替代密码 移位密码 仿射密码 多表替代密码 弗吉尼亚密码 第2章 传统密码技术 2.1.1 单表替代密码 单表替代密码：明文字母表到密文字母表的固定映射 f：A→B， f ( ai )＝ bj A＝{a0, a1,…, an-1}为包含了n个字母的明文字母表； B＝{b0, b1,…, bn-1} 为包含n个字母的密文字母表 一般:f 是一一映射，以保证加密的可逆性。 第2章 传统密码技术 一般单表替代密码 明文空间M 和密文空间C 都是26个英文字母的集合，密钥空间 K={π：Z26→Z26|π是置换}，是所有可能置换的集合。 对任意π∈K，定义: 加密变换：eπ(m)=π(m)=c 解密变换：dπ(c) = π-1(c)=m， π-1是π的逆置换。 【例2.1】设置换π的对应关系如下： a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z q w e r t y u i o p a s d f g h j k l z x c v b n m 试用单表替代密码以π为密钥对明文消息message加密，然后写出逆置换 ，并对密文解密。 解：以π为密钥用单表替代密码对明文消息message加密，所得 密文消息为： π(m) π(e) π(s) π(s) π(a) π(g) π(e)=dtllqut 2.1.1 单表替代密码（续） π 第2章 传统密码技术 一般单表替代密码算法特点： 密钥空间K很大，|K|=26!=4×1026 ，破译者穷举有哪些信誉好的足球投注网站计算不可行，1微秒试一个密钥，遍历全部密钥需要1013 年。 移位密码体制是替换密码体制的一个特例，它仅含26个置换做为密钥空间。 密钥π不便记忆。 针对一般替换密码密钥π不便记忆的问题，又衍生出了各种形式单表替代密码。 移位密码 把26个英文字母与整数0，1，2，…，25一一对应，如表2.1所示。 2.1.1 单表替代密码（续） 表2.1 字母数字映射表 第2章 传统密码技术 加密变换，E={E:Z26→Z26, Ek (m) = m + k (mod26)| m∈M, k∈K } 解密变换，D={D:Z26→Z26, Dk (c) = c－k (mod26)| c∈C, k∈K } 解密后再把Z26中的元素转换成英文字母。 显然，移位密码是前面一般单表替代密码的一个特例。当移位密码的 密钥k=3时，就是历史上著名的凯撒密码（Caesar）。根据其加密函数特 点，移位密码也称为加法密码。 2.1.1 单表替代密码（续） 恺撒密码 这是一种对英文字母的典型逐字母加密的的加法密码,其密钥k=3。 英文字母被编码为该字母的序号 英文 A B C D … X Y Z 数字 0 1 2 3 … 23 24 25 破译以下密文： 密文