密码学-经典换位加密法.ppt

内容纲要 Cipher Structure Transpositions（换位） 换位加密法不是用其他字母来代替已有字母，而是重新排列文本中的字母，类似于拼图游戏，所有的图块都在一个框中，只是排列的位置不同。 两种不同的换位加密法：单图（monographic）换位（例如skytale）和多图（polygraphic）换位。 换位加密法一般是利用几何图形（正方形、矩形），按一个方向填写构造明文，按另一个方向读取形成密文。 rail－fence（栅栏）加密法 三角形方式的换位 Rail Fence Process: 明文字母重排次序 栅栏加密法 明文: this is a test 密文: tiehsstsiat Other Figures 三角形方式: Permutation Method（置换法） Break the plaintext up into groups of a fixed size, d define a permutation of the integers 1 to d called f within each block, permute the letters according to f the key is (d,f)（d为每组字母数，f为置换规则） For example, let d = 5 and let f be given by: CAP Implementation Select Permutation under the cipher menu 换位加密法分析 已知明文攻击步骤： 找出包含有与已知单词相同字母的块 通过比较已知单词与密文块，确定置换方式 在密文的其他块上测试上面得出的置换方式 例如密文：eialciithsansaehitcpoierhwipetzkors 如果“alice”出现在明文中，则找出包含有单词“alice”的所有字母的块，比如这里的第一块 eialc 可以得出：1移到3，2移到4，3移到2，4移到5，5移到1，将这个置换方式应用到密文的其他字母，就可以还原明文了。 Breaking a Permutation A known word attack can match the word with the ciphertext to discover the permutation 列置换加密法 把明文按行书写成一个矩阵，然后按给定的列的顺序依次书写成行就得到密文 例如明文： “encryption algorithms” ，写成一个 5x4 的矩阵 列置换的密钥 列置换的密钥是列标（反映了多少列作为一个置换单元）和它们先后被选定的顺序 密钥例子 例如, 关键词是 “general” 定义了一个7列的置换 根据关键词中字母在字表中出现的先后顺序依次赋予从1到7的数字，这样得到了7个数字的一个排列，用这个排列来确定生成密文的顺序 Transpositions in CAP When you select Column Transposition, CAP presents a key window: 破解列置换 下面讲述能够写成一个完整矩形的列置换的密文的破解过程 看看下面的密文, 我们首先要确定什么呢？ 任务 破解列置换加密要完成以下三个任务：There are three tasks involved in breaking a column transposition cipher: Find possible rectangle sizes（尝试找出换位矩形的可能大小：多少行，多少列） Select the correct rectangle（尝试找出这些可能的矩形中哪个是正确的） Find the column order（知道了正确的矩形后，尝试重新排列矩形列，以便还原消息） 可能的矩形 分析列换位算法的第一步就是确定列的数目（矩形的大小：几行几列） 在一个完全填充的换位算法中）, 密文字母总数是列数乘以行数 因此, 这个字母总数的因子就可能是这个矩形的行数或列数 例子 首先, 计算例子密文字母总数 这条信息总共有153 个字母，而 153的因子有3, 9, 17,和51 可能的矩形大小 (列乘以行): 3 x 51, 51 x 3, 9 x 17, or 17 x 9 9 x 17 和17 x 9 可能性大些 其他两种情形（行和列相差太大） 到底是哪种情形的矩阵呢? 由于这些因子只提供了列和行的可能大小，但是不确定那种情形是对的，这里要用一个元音检测工具对每行进行测试（元音测试） any line of plaintext should contain about