《密码学-基础理论与应用》全套PPT课件.pptx

;;;;;;第二时期：机械密码时代 两次世界大战期间加密所使用的是机械密码机，因此这一时期的密码也称为机械密码。 在第一次世界大战中，传统密码应用达到了顶峰。 随着科学和工业的飞速发展，在第二次世界大战中，密码学的发展远远超过了之前的任何时代。参战各国已经认识到密码是决定战争胜负的关键，都纷纷研制和采用先进的密码设备，建立最严密的密码安全体系。 ;;;;近年来，其他相关学科的快速发展，促使密码学中出现了新的密码技术，如 DNA 密码、混沌密码和量子密码等。整个密码学的发展是由简单到复杂的逐步完善过程，这也符合历史发展规律和人类对客观事物的认识规律。同时，密码学的发展也促进了数学、计算机科学、信息通信等学科的发展。反之，其他学科的发展也促进密码学的发展。正是不同学科发展过程中的相互推动、联系、渗透，才使??人类对事物有了更深的认识。;1.2 密码学的基本概念;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;量子密码学的研究最早出现在1970年，当时Wiesner写了一篇关于共轭编码的文章，直到1983年才得以发表，这奠定了量子密码学的基础。量子密码学与传统的密码系统不同，它依赖 于物理学作为安全模式的关键方面，而不是数学。实质上，量子密码学是基于单个光子的应用 和它们固有的量子属性开发的不可破解的密码系统，因为在不干扰系统的情况下无法测定该系 统的量子状态。随着人们对量子密码的进一步研究，密码学一定会进入一个量子时代;;本章习题 ;;;;;;;;; 列置换密码就是按列换位，并且按列读出明文序列得到密文。具体加密过程如下: （1）将明文p以设定的固定分组宽度m按行写出，即每行有m个字符。若明文长度不是m的整数倍，则不足部分用双方约定的方式填充，如双方约定用空格方式填充。不妨设最后得到的字符矩阵为[Mp]n×m。 （2）按(12…m)的置换σ交换列的位置得到字符矩阵[M′p]n×m 。 （3）把矩阵[M′p]n×m按(12…m)列的顺序依次读出，得到密文c。 ;解密过程与加密过程相类似，列置换是加密列置换的逆，具体解密过程如下。 (1)将密文c以分组宽度n按列写出得到字符矩阵[Mc]n×m。 (2)按逆置换σ-1交换列的位置，得字符矩阵[M′c]n×m 。 (3)把矩阵[M′c]n×m按1，2，…，n行的顺序依次读出，得到明文p。;; 下面通过密文c求明文p，由加密密钥σ=(143)(56)易得解密密钥（逆置换） σ-1 = (134)(56)，则解密过程为 由矩阵[M′c]5×6按行读出可得明文“Beijing 2022 Olympic Winter Games”。; 为了增强列置换密码的复杂性，可采用多重列换位加密方法以增加解密的难度。其过程是首先用置换σ1对明文加密得到密文c1，然后对密文c1用另一置换σ2加密得到新的密文c2，其中σ1和σ2可以相同，也可以不同，以此类推最终得到密文c。;2.1.2 周期置换密码;;;2.2 代换密码;2.2.1 单表代换密码;例如，26个小写英文字母用大写字母来代替，如表2.1所示。 ;;例如： 明文：i know only that i know nothing。 密文：HUINFNIAPOCSOHUINFINOCHIT。 ;1．凯撒密码;;;;2．仿射密码;;;;2.2.2 多表代换密码;而周期多表代换密码的实际情形如下： 在密钥给定（d个代换表排列T1T2…Td)的情况下加密明文m=m1m2m3…的结果是c=T1(m1)…Td(md)T1(md+1)…Td(m2d)…, d 称为该周期多表代换密码的周期。; 维吉尼亚密码通过使用多个字母代换表，达到同一个字母在不同位置会被代换为不同密文的效果，使破译难度加大。维吉尼亚密码所使用的方法是用一个密钥选择使用哪个字母代换表，依次使用多个字母表，当密钥的字母使用结束后，再从头开始排列。;;;; Playfair密码将明文字母按两个字母一组分成若干单元，然后将这些单元替换为密文字母组 合，替换时基于一个5×5字母矩阵，该矩阵使用一个选定的关键词来构造，其构造方法如下。 从左到右、从上到下依次填入关键词的字母,若关键词中有重复字母，则第2次出现时略过，然后将字母表中剩下的字母按字母顺序依次填入矩阵中，其中字母i和j看作同一个字符。;;;;; 若明文为“steganographia”,则首先把明文分成两个字母一组，然后对两个一组的明文分别加密，加密代换如表2.8所示。 由此得到加密后的密文为“GNTLTONHOEAF”，同样把密文分为两个字母一组，相应的解密过程如表2.9所示。 ;周期多表代换密码在一定程度上打破了明密异