第2章密码学概论.ppt

恺撒密码 破译以下密文： wuhdwb lpsrvvleoh TREATY IMPOSSIBLE Ci=E(Pi)=Pi+3 加密算法： 字母表：(密码本） ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ defghijklmnopqrstuvwxyzabc 明文（Plaintext）：消息的初始形式； 密文（CypherText）：加密后的形式 记： 明文记为P且P为字符序列， P=[P1,P2,…,Pn] 密文记为C, [C1,C2,…,Cn] 明文和密文之间的变换记为 C=E(P)及P=D(C) 其中 C表示密文，E为加密算法；P为明文，D为解密算法 我们要求密码系统满足：P=D(E(P)) 需要密钥的加密算法，记为：C=E(K,P),即密文消息同时依赖于初始明文和密钥的值。实际上，E是一组加密算法，而密钥则用于选择其中特定的一个算法。 加密与解密的密钥相同，即：P=D(K,E(K,P)) 加密与解密的密钥不同，则：P=D(KD,E(KE,P)) 思考问题： 若明文为 student，利用凯撒密码，则对应的密文是多少？ 恺撒密码的特点 单字母密码（简单替换技术） 简单，便于记忆 缺点：结构过于简单，密码分析员只使用很少的信息就可预言加密的整个结构 恺撒密码的改进 已知加密与解密算法 C=E(p)=(p+k)mod(26) p=D(C)=(C-k)mod(26) 25个可能的密钥k，适用Brute-Force Cryptanalysis 暴力攻击法(brute-force attack); 密码破解法(cryptanalysis) 明文的语言是已知的且易于识别 恺撒密码的改进：其它单字母替换 使用密钥 key ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ keyabcdfghijlmnopqrstuvwxz spectacular ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ spectaulrbdfghijkmnoqvwxyz 泄露给破译者的信息更少 密钥短语密码 ? 以西文单词为密钥的换字表 – 例如：取atmosphere为密钥，首先找出其中发生重 复的字母，去掉重复字母e，成为atmospher. – 其次，字母一共10个，从第11个字母开始，用 atmosphere按顺序进行代替配置。 – 然后把其余17个字母按自然顺序接在后面。 以atmosphere为密钥的换字表 ? 明文字母abcdefghijklmnopqrstuvwxyz 密文字母KLNQUVWXYZATMOSPHERBCDFGIJ 对称密码分析的两个基本方法 ? 穷举法(Exhaustive Attack method),又称为强力法 (Brute-force method). 完全试凑法(complete trial-and –error method) – 这是对截获的密文依次用各种可能的密钥破译. – 对所有可能的明文加密直到与截获的密文一致为止. ? 分析法 – 系统分析法（统计分析法）:利用明文的统计规律 – 确定性分析法 密码破译 ? 密码设计是利用数学来构造密码 ? 密码分析除了依靠数学、工程背景、语言学知识外， 还要靠经验、统计、测试、眼力、直觉判断力 …..有时还要靠点运气 ? 密码破译的原则: 遵循观察与经验 ? 方法:采用归纳与演绎 ? 步骤:分析、假设、推测和证实 第二章 密码学概论 P23 密码学的起源和发展 三个阶段： ? 1949年之前 密码学是一门艺术 ? 1949～1975年 密码学成为科学 ? 1976年以后 密码学的新方向——公钥密码学 ? 1949年之前: 古典密码（classical cryptography) 密码学还不是科学,而是艺术 出现一些密码算法和加密设备 密码算法的基本手段(substitution permutation)出现，针对的是字符 简单的密码分析手段出现 主要特点：数据的安全基于算法的必威体育官网网址 ? 隐写术(steganography): 通过隐藏消息的存在来保护消息. a. 隐形墨水 b. 字符格式的变化 c. 图象图像 ? (象形文字的修改)Modified Hieroglyphics,c. 1900 B.C. 密码学的第一个例子是对标准书写符号的修改 例如:古埃及法老坟墓上的文字 思想:代替(substitution) 古埃及的原始密码（左方是密文，右方是相应的明文） Phaistos圆盘古典密码Phaistos圆盘，一种直径约为160mm的Cretan-Mnoan粘土圆盘，始于公元前17世纪。表面有明显字间空格的字母，至今还没有破解。 20世纪早期密码机 Kryha密码机大约在1926