第2讲古典密码.ppt

早期密码学Early Cryptography 1790: 转轮密码，Thomas Jefferson 二战时期的密码学World War II Cryptography German Enigma machine Japanese Purple machine 德国伊尼格玛密码机German Enigma machine 日本紫密机Japanese Purple machine 例： UZQSOVUOHXMOPVGPOZPEVSGZWSZOPFPESXUDBMETSXAIZVUEPHZHMDZSHZOWSFPAPPDTSVPQUZWYMXUZUHSXEPYEPOPDZSZUFPOMBZWPFUPZHMDJUDTMOHMQ * * 第二章 古典密码 学习本章目的： 1. 学习基本的密码编制原理; 2.了解早期编制密码的基本方法; 3. 为进一步学习现代密码的编制打下基础。 基本编码技术的分类 (1) 代替密码 利用预先设计的代替规则,对明文逐字符或逐字符组进行代替的密码. 分为单表代替和多表代替两种 (2) 移位密码 对各字符或字符组进行位置移动的密码. (3) 加减密码 将明文逐字符或逐字符组与乱数相加或相减的密码. 我们将重点介绍 代替密码 一、单表代替密码： 利用预先设计的固定代替规则,对明文逐字符或逐字符组进行代替的密码. 字符组称为一个代替单位. 这里代替规则又称为代替函数、代替表或S盒。它的固定性是指这个代替规则与密钥因素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. 例1: 汉字和符号的区位码(单表代替) 2211 2277 例2 以十进值数为代替单位的代替函数 则明文晨五点总攻 先变换为区位码 1931 4669 2167 5560 1505 再被加密成密文 4624 1996 8497 0095 4050 单表代替的缺点:明文字符相同,则密文字符也相同 明文 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 密文 5 4 8 2 1 0 9 7 3 6 即代替表为: 加密变换: 例3 加法密码 选定常数 q 和 k. 明文空间=密文空间= 脱密变换： 其中 读作 n 模q,它是n被q除后所得的余数. 如18 mod7 = 4 上述加法称为模q加. 加密变换为： 特别地,若取q =10 和 k=3,则 脱密变换为： 此时,明文:晨五点总攻 变换为区位码 1931 4669 2167 5560 1505 后就被加密成密文 4264 7992 5490 8893 4838 缺点: 密文差 = 明文差 例4: Caesar密码(凯撒密码) 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 加密变换为： 脱密变换为： 例5:标准字头密码(又称密钥字密码) 这是一种对英文字母的典型逐字母加密的密码,它利用一个密钥字来构造代替表。 如: 若选择cipher作为密钥字,则对应代替表为: 明文 A B C D E F G H I J K L M N O P … 密文 C I P H E R A B D F G J K L M N … 例4：加密变换为: 二、多表代替密码 根据密钥的指示，来选择加密时使用的单表的方法，称为多表代替密码。 但 k 不再是固定常数而是密钥。 加密算法： 明 文： 晨 五 点 总 攻 明文序列： 1931 4669 2167 5560 1505 密钥序列： 4321 5378 4322 3109 1107 密文序列： 5252 9937 6489 8669 2602 若密钥序列是随机的,该密码就是绝对安全的. 随机就是指序列的信号相互独立且等概分布. 将对英文字母的加密变换改为： 当将明、密文空间均改为 这个密码就是一个著名的古典密码体制： 维几尼亚密码（Vigenere密码体制） 若明文序列为: 密钥序列为： 则密文序列为: 其中： 这也是序列密码的一般加密形式 将英文字母编码为它的序号(0起算) 维几利亚密码的代替表为 明文字母 密钥字母 密钥字母 为 d , 明文字母为 b 时 查表得密文字母 为