串流加密法和区块加密法续.ppt

3.4.3 組合 實際上，明文區塊是獨立加密的，但它是利用一個金鑰串流以區塊和區塊的方式加密整個訊息。換句話說，以獨立區塊來看，此加密法為區塊加密法；但就整個訊息而言，若將一個區塊視為一個單位，則此加密法就是串流加密法。每個區塊使用不同的金鑰，其金鑰就有可能於加密過程前或加密過程進行時產生。 3.3 換位加密法 換位加密法並不是更換符號，而是改變符號的位置。 換位加密法就是重新安排符號的順序。 注意 3.3 換位加密法 (續) 本節討論主題： 無金鑰的換位加密法 有金鑰的換位加密法 兩種方法的結合 3.3.1 無金鑰的換位加密法 過去使用簡單的換位加密法是無金鑰的。 範例3.22 無金鑰加密法的一個很好的範例就是栅欄加密法。在此加密法中，明文是編排成兩排Z字形的圖樣(也就是一行一行的)，而密文是一列一列的圖樣。例如，Alice傳送「Meet me at the park」的訊息給Bob。 她產生出密文「MEMATEAKETETHPR」。 範例3.23 Alice和Bob同意使用的行數並使用第二個方法。Alice在一個四行的表格中，以一列一列的方式寫入相同的明文。 她產生出密文「MMTAEEHREAEKTTP」。 範例3.24 範例3.23的加密法其實就是換位加密法，以下所示為明文中的每個字元調換成密文的位置排列。 明文中的第二個字元移動至密文的第五個位置；第三個字元移動至第九個位置，以此類推。字元雖被調換，但卻是依照某個調換模式：(01, 05, 09, 13), (02, 06, 10, 13), (03, 07, 11, 15)和(08, 12)。每個區塊中，兩個鄰近號碼的差為4。 3.3.2 有金鑰的換位加密法 無金鑰加密法調換字元是以一種方式寫入明文(如一列一列的)，再以另一種方式讀取(如一行一行的)，它是調換整個明文後才產生密文。另一個方法是將明文分組（稱為區塊），再利用一個金鑰分別更換每個區塊的字元。 範例3.25 Alice需要傳送「Enemy attacks tonight」的訊息給Bob 用來加密和解密的金鑰是一把排列的金鑰，顯示出字元是如何調換的。 經過排列產生 圖3.21 範例3.27 金鑰 在範例3.27中，利用一個簡單的金鑰，以兩個方向做行數調換：加密是向下，解密是向上。此圖像顯示會慣例性地產生兩個金鑰：一個為加密用，另一個用於方向。 圖3.22 換位加密法的加密／解密金鑰 圖3.23 換位加密法的金鑰倒轉 使用矩陣 我們可利用矩陣陳列換位加密法的加密／解密過程。 範例3.27 圖3.24顯示一個加密過程。4 X 5的明文矩陣與5 X 5的加密金鑰相乘，得到4 X 5的密文矩陣。 圖3.24 換位加密法中金鑰矩陣的表示 圖3.25 雙重換位加密法 3.4 串流加密和區塊加密法 文獻資料將對稱式加密法分為兩大類：串流加密法和區塊加密法。 雖然這種分類法被應用於現代加密法中，但這種分類法其實也可以應用於傳統加密法。 3.4 串流加密法和區塊加密法 (續) 本節討論主題： 串流加密法 區塊加密法 組合 3.4.1 串流加密法 明文串流為P，密文串流為C，而金鑰串流為K。 圖3.26 串流加密法 範例3.30 加法加密法可視為串流加密法的一種，因為其金鑰串流是金鑰重複的值。換句話說，金鑰串流是一個已決定好的金鑰串流或K = (k, k, …., k)。無論如何，此加密法中，每個密文字元都依賴明文的對應字元，因為其金鑰流是獨立產生的。 範例3.31 本章曾討論的單字母取代加密法也屬於串流加密法。然而，每個金鑰串流的值都是明文字元在對應表的對應密文字元。 範例3.32 根據定義，Vigenere加密法也是串流加密法的一種。金鑰串流為重複的m值，其中m是關鍵字的大小。 範例3.33 我們能建立一個按照金鑰串流來劃分串流加密法的標準。若 ki 值並非根據明文串流中明文字元的位置而定，則此串流加密法就是單字母加密法，否則就是多字母加密法。 範例3.33 (續) 因加法加密法的金鑰串流ki 是固定的，且並非根據明文字元的位置而定，所以加法加密法定義為單字母加密法。 因單字母取代加密法的ki 並非根據明文串流中的對應字元位置而定，所以單字母取代加密法也被定義為單字母加密法。 因Vigenere加密法的ki 根據明文字元的位置而定，所以屬於多字母加密法。然而，其相依性是循環的，意即兩個相隔距離為 m 的字元其加密金鑰是相同的。 3.4.2 區塊加密法 在區塊加密法中，一組大小為m (m 1)的明文符號會一起被加密成一組相同大小的密文。依據區塊加密法的定義，即使金鑰由多個值組成，我們只使用單一的金鑰來加密整個區塊，圖3.27列出區塊加密法的概念。 圖