古典密码和流密码的原理及应用
古典密码和流密码是密码学中常见的两种加密算法，它们都有各自的原理和应用。在
本文中，我们将从古典密码和流密码的基本原理、特点和应用进行介绍。
一、古典密码的原理及应用
1. 古典密码的原理
古典密码是指使用传统的加密技术来实现信息加密的方法，其基本原理是通过替换或
置换明文中的信息来隐藏其真实含义。古典密码包括凯撒密码、埃尼格玛密码等。
以凯撒密码为例，其原理是将明文按照一定的位移量进行移位，然后将移位后的字母
作为密文输出。比如将A替换成D，B替换成E，以此类推。这样即使密文被截获，也需要知道移位的位移量才能还原出明文。
2. 古典密码的应用
古典密码多用于古代的军事和外交领域，用来保护国家机密以及军事指令等重要信息。近年来，古典密码也被一些爱好者用来进行通信加密等娱乐用途。
1. 流密码的原理
流密码是一种利用伪随机数发生器生成密钥流，再用该密钥流与明文进行“异或”运
算得到密文的加密方法。其本质是一种通过伪随机数对明文进行混淆的加密技术。
对于流密码，其加密过程即将明文按位与密钥流进行异或操作，得到密文。解密时同
样将密文按位与密钥流进行异或操作，即可得到原来的明文。
2. 流密码的应用
流密码广泛应用于现代通信领域，特别是在无线通信和互联网通信中。流密码因为其
运算速度快、加密强度高和可扩展性强，在实际应用中得到了广泛的应用。
三、古典密码和流密码的特点比较
1. 安全性
古典密码由于使用的密钥空间较小，容易被暴力破解攻击。而流密码使用的密钥流是
一个伪随机数列，其安全性相对较高，因此在加密强度上有着明显的优势。
2. 速度
古典密码的加密和解密速度通常较快，特别是对于简单的置换密码。流密码的加密和解密速度也不慢，因为其基于异或操作，计算速度也相对较快。
3. 可拓展性
古典密码在使用新的密钥时需要重新构造密码表，而流密码在生成新的密钥流时只需要改变密钥生成算法的种子即可，因此在可扩展性上流密码拥有更大的优势。
1. 古典密码的应用场景
古典密码由于其简单易懂的加解密过程，通常应用在一些对加密强度要求不高的通信场景中，也适合一些爱好者用于进行加密通信。
总结
古典密码和流密码是密码学中常见的两种加密算法，它们都有各自的原理、特点和应用。古典密码以其简单易懂的加解密过程在一些对加密强度要求不高的通信场景中得到了应用。而流密码因为其高效的加密速度和强大的加密强度在现代通信系统中得到了广泛的应用。
随着信息技术的不断发展，加密技术也在不断提升，古典密码和流密码仍然是密码学中的重要组成部分，它们的应用将会更加广泛，保护通信安全的使命也将更加重要。
古典密码的实验报告 古典密码的实验报告 引言： 密码学作为一门古老而又神秘的学科，一直以来都吸引着人们的兴趣。在古代，人们用各种各样的密码来保护重要信息的安全性。本实验旨在通过实际操作， 探索古典密码的加密原理和破解方法，从而深入了解密码学的基本概念和应用。 一、凯撒密码 凯撒密码，又称移位密码，是最简单的一种古典密码。其原理是通过将明文中 的每个字母按照一定的规则进行移位，得到密文。在本实验中，我们选择了一 个简单的凯撒密码进行破解。 首先，我们选择了一段明文：“HELLO WORLD”，并将其按照凯撒密码的规则进 行移位，假设移位数为3，则得到密文：“KHOOR ZRUOG”。接下来，我们尝试 使用暴力破解的方法来还原明文。 通过尝试不同的移位数，我们发现当移位数为3时，得到的明文与原文完全一致。这表明我们成功地破解了凯撒密码，并还原了原始的明文。 二、维吉尼亚密码 维吉尼亚密码是一种基于多个凯撒密码组合而成的密码算法。其原理是通过使 用不同的移位数对明文进行加密，从而增加了密码的复杂度。 在本实验中，我们选择了一段明文：“CRYPTOGRAPHY”，并使用维吉尼亚密码 进行加密。我们选择了一个关键词“KEY”作为加密密钥。首先，我们将关键词“KEY”重复至与明文长度相同，得到“KEYKEYKEYKEYK”。然后，将明文中的每个 字母与关键词中对应位置的字母进行凯撒密码的移位操作。
经过加密后，我们得到了密文：“LXFOPVEFRNHR”。接下来，我们尝试使用破 解方法来还原明文。 通过尝试不同的关键词和移位数的组合，我们发现当关键词为“KEY”且移位数为 3时，得到的明文与原文完全一致。这表明我们成功地破解了维吉尼亚密码， 并还原了原始的明文。 三、栅栏密码 栅栏密码是一种基于换位操作的密码算法。其原理是通过将明文中的字母按照 一定的规则进行重新排列，得到密文。 在本实验中，我们选择了一段明文：“HELLO WORLD”，并使用栅栏密码进行加密。我们选择了栅栏的高度为3。首先，我们将明文按照栅栏的高度进行分组，得到： H O L W R D E L O L 然后，将每一列的字母按照从上到下的顺序排列，得到密文：“HOWELRDLO”。接下来，我们尝试使用破解方法来还原明文。 通过尝试不同的栅栏高度，我们发现当栅栏高度为3时，得到的明文与原文完 全一致。这表明我们成功地破解了栅栏密码，并还原了原始的明文。 结论： 通过本次实验，我们深入了解了古典密码的加密原理和破解方法。凯撒密码、 维吉尼亚密码和栅栏密码都是古典密码中常见且简单的加密算法。然而，随着 现代密码学的发展，这些古典密码已经不再安全可靠。在实际应用中，我们需 要使用更加复杂和安全的现代密码算法来保护重要信息的安全性。
古典密码原理 古典密码原理是密码学领域中一门基础的密码学原理，初衷是为了保护通信内容的安全性，同时利用加密和解密的算法确保信息的保密性。古典密码原理主要基于替换和排列的思想，在古典密码学中，常见的加密技术有凯撒密码、栅栏密码和多表密码等。 凯撒密码是古典密码学中最早出现的一种密码算法。它使用了一种简单的替换技术，即将明文中的每个字母替换为字母表中的另一个字母。在凯撒密码中，字母表按字母顺序排列，密钥表示字母表中字母的偏移量。例如，若密钥为3，则明文中的字母A将被替换为字母D，字母B 将被替换为字母E，以此类推。凯撒密码的加解密算法简单易懂，但安全性较低，容易被破解。 栅栏密码是古典密码学中另一种常见的加密算法。它利用了一种排列技术，即将明文按照一定规则排列成栅栏形式，然后从上至下读取加密后的密文。在栅栏密码中，密钥表示栅栏的高度。例如，若密钥为3，则明文"HELLO WORLD"首先按照栅栏高度3排列如下： H . . . O . . . L . . . . . E . L . . O . . W . R . . . L . . . . . D . . . . 然后从上至下读取加密后的密文"HOEULRLDLOLDW"。栅栏密码的特点是简单明了，但加密 后的密文存在一定规律，易被破解。 多表密码是古典密码学中一种复杂的加密算法。它通过使用多个不同的替代字母表对明文进行加密，增加了密码分析者破译密文的难度。多表密码利用了一系列字母表在密码系统中的循环使用，使得同一个字母在不同情况下可能被替换为不同的字母。例如，一个使用三个不同的字母表的多表密码，明文中的字母A可能被替换为字母B、C或D，具体替换规则依赖于明文中 字母的位置和上下文环境。多表密码的复杂性使得破译者难以识别加密规则和找出明文与密文之间的关系。 古典密码学虽然有一些不足之处，但在密码学历史中扮演了重要角色，为现代密码学的发展奠定了基础。古典密码的主要目标是实现信息的保密性，确保加密后的密文只能被授权用户解读。然而，随着计算机技术的快速发展和密码分析方法的提升，古典密码的安全性变得不够可靠。为了提高密码系统的安全性，人们开发了更复杂、更安全的加密算法，如对称密钥加密算法和公钥加密算法等。这些现代密码算法利用了数学和计算机科学的原理，能够提供更高层次的安全性和可靠性。 总而言之，古典密码原理是密码学领域中最早出现的密码算法原理之一，它应用了替代和排列的技术。无论是凯撒密码、栅栏密码还是多表密码，它们都在一定程度上确保了信息的保密性。古典密码学的发展促使现代密码学的引入，现代密码学中的密码算法更加复杂、安全性更高。由此可见，古典密码原理在密码学领域中具有重要地位，它不仅为密码学的发展提供了基础，也为学者们带来了启示和思考。
流密码加密实验 【实验内容】 通过运算器工具实现RC4算法的加解密计算 对RC4和LSFR算法进行扩展实验 对RC4和LSFR算法的加解密进行算法跟踪 【实验原理】 流密码(stream cipher)也称为序列密码，每次加密处理数据流的一位或一个字节，加解密使用相同的密钥，是对称密码算法的一种。1949年Shannon证明只有一次一密密码体制是绝对安全的，为流密码技术的研究提供了强大的支持，一次一密的密码方案是流密码的雏形。流密码的基本思想是利用密钥K产生一个密钥流k1k2…k n对明文流M=m1m2…m n进行如下加密：C=c1c2…c n=E k1(m1)E k2(m2)…E kn(m n)。若流密码所使用的是真正随机产生的、与消息流长度相同的密钥流，则此时的流密码就是一次一密的密码体制。 流密码分为同步流密码和自同步流密码两种。同步流密码的密钥流的产生独立于明文和密文；自同步流密码的密钥流的产生与密钥和已经产生的固定数量的密文字符有关，即是一种有记忆变换的序列密码。 一、RC4流密码算法 RC4是1987年Ron Rivest为RSA公司设计的一种流密码，是一个面向字节操作、具有密钥长度可变特性的流密码，是目前为数不多的公开的流密码算法。目前的RC4至少使用128为的密钥。RC4的算法可简单描述为：对于n位长的字，有共N=2n个可能的内部置换状态矢量S=S[0],S[1],…,S[N-1]，这些状态是保密的。密钥流K由S中的2n个元素按一定方式选出一个元素而生成，每生成一个密钥值，S中的元素就重新置换一次，自始至终置换后的S包含从0到N-1的所有n比特数。 RC4有两个主要算法：密钥调度算法KSA和伪随机数生成算法PRGA。KSA算法的作用是将一个随机密钥变换成一个初始置换，及相当于初始化状态矢量S，然后PRGA利用KSA 生成的初始置换生成一个伪随机数出序列。 密钥调度算法KSA的算法描述如下： fori=0 to N-1 do S[i]=i; j=0; fori=0 to N-1 do j=(j+S[i]+K[i mod L]) mod N; swap(S[i],S[j]); 初始化时，S中元素的值被设置为0到N-1，密钥长度为L个字节，从S[0]到S[N-1]对于每个S[i]根据有密钥K确定的方案，将S[i]置换为S中的另一个元素。 伪随机数生成算法PRGA的算法描述如下： i=0; j=0; while(true)
古典密码和流密码的原理及应用 古典密码和流密码是密码学中常见的两种加密算法，它们都有各自的原理和应用。在 本文中，我们将从古典密码和流密码的基本原理、特点和应用进行介绍。 一、古典密码的原理及应用 1. 古典密码的原理 古典密码是指使用传统的加密技术来实现信息加密的方法，其基本原理是通过替换或 置换明文中的信息来隐藏其真实含义。古典密码包括凯撒密码、埃尼格玛密码等。 以凯撒密码为例，其原理是将明文按照一定的位移量进行移位，然后将移位后的字母 作为密文输出。比如将A替换成D，B替换成E，以此类推。这样即使密文被截获，也需要知道移位的位移量才能还原出明文。 2. 古典密码的应用 古典密码多用于古代的军事和外交领域，用来保护国家机密以及军事指令等重要信息。近年来，古典密码也被一些爱好者用来进行通信加密等娱乐用途。 1. 流密码的原理 流密码是一种利用伪随机数发生器生成密钥流，再用该密钥流与明文进行“异或”运 算得到密文的加密方法。其本质是一种通过伪随机数对明文进行混淆的加密技术。 对于流密码，其加密过程即将明文按位与密钥流进行异或操作，得到密文。解密时同 样将密文按位与密钥流进行异或操作，即可得到原来的明文。 2. 流密码的应用 流密码广泛应用于现代通信领域，特别是在无线通信和互联网通信中。流密码因为其 运算速度快、加密强度高和可扩展性强，在实际应用中得到了广泛的应用。 三、古典密码和流密码的特点比较 1. 安全性 古典密码由于使用的密钥空间较小，容易被暴力破解攻击。而流密码使用的密钥流是 一个伪随机数列，其安全性相对较高，因此在加密强度上有着明显的优势。 2. 速度
古典密码的加密和解密速度通常较快，特别是对于简单的置换密码。流密码的加密和解密速度也不慢，因为其基于异或操作，计算速度也相对较快。 3. 可拓展性 古典密码在使用新的密钥时需要重新构造密码表，而流密码在生成新的密钥流时只需要改变密钥生成算法的种子即可，因此在可扩展性上流密码拥有更大的优势。 1. 古典密码的应用场景 古典密码由于其简单易懂的加解密过程，通常应用在一些对加密强度要求不高的通信场景中，也适合一些爱好者用于进行加密通信。 总结 古典密码和流密码是密码学中常见的两种加密算法，它们都有各自的原理、特点和应用。古典密码以其简单易懂的加解密过程在一些对加密强度要求不高的通信场景中得到了应用。而流密码因为其高效的加密速度和强大的加密强度在现代通信系统中得到了广泛的应用。 随着信息技术的不断发展，加密技术也在不断提升，古典密码和流密码仍然是密码学中的重要组成部分，它们的应用将会更加广泛，保护通信安全的使命也将更加重要。
古典密码学 爱伦坡所说：密码可破!人类的智慧不可能造成这样的密码，使得人类本身的才智即使运用得当也无法破开它! 一、密码学的发展历程 密码学在公元前400多年就早已经产生了，正如《破译者》一书中所说“人类使用密码的历史几乎与使用文字的时间一样长”。密码学的起源的确要追溯到人类刚刚出现，并且尝试去学习如何通信的时候，为了确保他们的通信的机密，最先是有意识的使用一些简单的方法来加密信息，通过一些（密码）象形文字相互传达信息。接着由于文字的出现和使用，确保通信的机密性就成为一种艺术，古代发明了不少加密信息和传达信息的方法。例如我国古代的烽火就是一种传递军情的方法，再如古代的兵符就是用来传达信息的密令。就连闯荡江湖的侠士，都有秘密的黑道行话，更何况是那些不堪忍受压迫义士在秘密起义前进行地下联络的暗语，这都促进了密码学的发展。 事实上，密码学真正成为科学是在19世纪末和20世纪初期，由于军事、数学、通讯等相关技术的发展，特别是两次世界大战中对军事信息保密传递和破获敌方信息的需求，密码学得到了空前的发展，并广泛的用于军事情报部门的决策。例如在希特勒一上台时，德国就试验并使用了一种命名为“谜”的密码机，“谜”型机能产生220亿种不同的密钥组合，假如一个人日夜不停地工作，每分钟测试一种密钥的话，需要约4.2万年才能将所有的密钥可能组合试完，希特勒完全相信了这种密码机的安全性。然而，英国获知了“谜”型机的密码原理，完成了一部针对“谜”型机的绰号叫“炸弹”的密码破译机，每秒钟可处理2000个字符，它几乎可以破译截获德国的所有情报。后来又研制出一种每秒钟可处理5000个字符的“巨人”型密码破译机并投入使用，至此同盟国几乎掌握了德国纳粹的绝大多数军事秘密和机密，而德国军方却对此一无所知；太平洋战争中，美军成功破译了日本海军的密码机，读懂了日本舰队司令官山本五十六发给各指挥官的命令，在中途岛彻底击溃了日本海军，击毙了山本五十六，导致了太平洋战争的决定性转折。因此，我们可以说，密码学为战争的胜利立了大功。在当今密码学不仅用于国家军事安全上，人们已经将重点更多的集中在实际应用，在你的生活就有很多密码，例如为了防止别人查阅你文件，你可以将你的文件加密；为了防止窃取你钱物，你在银行账户上设置密码，等等。随着科技的发展和信息保密的需求，密码学的应用将融入了你的日常生活。 二、密码学的基础知识 密码学(Cryptogra phy)在希腊文用Kruptos(hidden)+graphein(to write)表达，现代准确的术语为“密码编制学”，简称“编密学”，与之相对的专门研究如何破解密码的学问称之为“密码分析学”。密码学是主要研究通信安全和保密的学科，他包括两个分支：密码编码学和密码分析学。密码编码学主要研究对信息进行变换，以保护信息在传递过程中不被敌方窃取、解读和利用的方法，而密码分析学则于密码编码学相反，它主要研究如何分析和破译密码。这两者之间既相互对立又相互促进。密码的基本思想是对机密信息进行伪装。一个密码系统完成如下伪装：加密者对需要进行伪装机密信息（明文）进行伪装进行变换（加密变换），得到另外一种看起来似乎与原有信息不相关的表示（密文），如果合法者（接收者）获得了伪装后的信息，那么他可以通过事先约定的密钥，从得到的信息中分析得到原有的机密信息（解密变换），而如果不合法的用户（密码分析者）试图从这种伪装后信息中分析得到原有的机密信息，那么，要么这种分析过程根本是不可能的，要么代价过于巨大，以至于无法进
常用加密算法介绍
5.3 常用加密算法介绍 5.3.1 古典密码算法 古典密码大都比较简单，这些加密方法是根据字母的统计特性和语言学知识加密的，在可用计算机进行密码分析的今天，很容易被破译。虽然现在很少采用，但研究这些密码算法的原理，对于理解、构造和分析现代密码是十分有益的。表5-1给出了英文字母在书报中出现的频率统计。 表5-1 英文字母在书报中出现的频率 字 母 A B C D E F G H I J K L M 频 率 13.05 9.02 8.21 7.81 7.28 6.77 6.64 6.64 5.58 4.11 3.60 2.93 2.88 字 母 N O P Q R S T U V W X Y Z 频 率 2.77 2.62 2.15 1.51 1.49 1.39 1.28 1.00 0.42 0.30 0.23 0.14 0.09 古典密码算法主要有代码加密、替换加密、变位加密、一次性密码簿加密等几种算法。 1．代码加密 代码加密是一种比较简单的加密方法，它使用通信双方预先设定的一组有确切含义的如日常词汇、专有名词、特殊用语等的代码来发送消息，一般只能用于传送一组预先约定的消息。 密文：飞机已烧熟。 明文：房子已经过安全检查。 代码加密的优点是简单好用，但多次使用后容易丧失安全性。 2．替换加密 将明文字母表M 中的每个字母替换成密文字母表C中的字母。这一类密码包括移位密码、替换密码、仿射密码、乘数密码、多项式代替密码、密钥短语密码等。这种方法可以用来传送任何信息，但安全性不及代码加密。因为每一种语言都有其特定的统计规律，如英文字母中各字母出现的频度相对基本固定，根据这些规律可以很容易地对替换加密进行破解。以下是几种常用的替换加密算法。 1）移位密码是最简单的一类代替密码，将字母表的字母右移k个位置，并对字 母表长度作模运算，其形式为：e k (m)=(k+m)=c mod q，解密变换为：d k (c)=(m-k)=m mod q。凯撒(Caesar)密码是对英文26个字母进行移位代替的密码，其q=26。这种密码之所以称为凯撒密码，是因为凯撒使用过k=3的这种密码。 2）乘数密码也是一种替换密码，它将每个字母乘以一个密钥k，e k (m)=km mod q，其中k和q是互素的，这样字母表中的字母会产生一个复杂的剩余集合，若是和q不互素，则会有一些明文字母被加密成相同的密文字母，而且不是所有的字母都
1、古典密码体制 简单代替密码（simple substitution cipher),又称单表密码（monoalphabetic cipher):明文的相同字符用相应的一个密文字符代替 多表密码（ployalphabetic cipher)：明文中的相同字符映射到密文空间的字符不唯一,有多个。 单表代替是密码学中最基础的一种加密方式。在加密时用一张自制字母表上的字母来代替明文上的字母（比如说A——Z，B——D）来达到加密。移位密码也属于单表代替，只不过比较有规律，相当于集体向前或向后。这种加密方法最容易被破解。破解方法为统计法。在英语中，最常用的字母为E，所以在密文中代替E 的字母出现的频率也最高，由此便可破解。 一般单表替代密码算法特点： ▲密钥空间K很大，|K|=26!=4×1026 ，破译者穷举搜索计算不可行，1微秒试一个密钥，遍历全部密钥需要1013 年。 ▲移位密码体制是替换密码体制的一个特例，它仅含26个置换做为密钥空间。密钥π不便记忆。 ▲针对一般替换密码密钥π不便记忆的问题，又衍生出了各种形式单表替代密码。 多表代替密码：由多个简单的代替密码构成，例如，可能有5个被使用的不同的简单代替密码，单独的一个字符用来改变明文的每个字符的位置。 多表替代密码的特点是使用了两个或两个以上的替代表。著名的维吉尼亚密码和Hill密码等均是多表替代密码。 2、对称密码体制 分组密码的一般设计原理 ?分组密码是将明文消息编码表示后的数字（简称明文数字）序列，划分成长度为n的组（可看成长度为n的矢量），每组分别在密钥的控制下变换成等长的输出数字（简称密文数字）序列， ?DES的操作模式是什么？ 上述5种操作模式均可。 ?AES的操作模式是什么？ 在AES的实际应用中，经常会选择CBC和CTR模式。更多的是选择CTR。
一．Kaiser(恺撒)密码 Kaiser密码是传统的代替加密法，当没有发生加密（即没有发生移位）之前，其置换表如1-1-1所示。 表1-1-1 加密时每一个字母向前推移k位，例如k=5，置换表如1-1-2所示。 表1-1-2 于是对明文：data security has evolved rapidly 可以得到密文：IFYF XJHZWNYD MFX JATQAJI WFUNIQD 若令26个字母分别对应整数 0 ～ 25，如表 1-1-3所示。 表1-1-3
则Kaiser加密变换实际上是 c = (m + k) mo d 26 其中m是明文对应的数据，c是与明文对应的密文数据，k是加密用的参数，也称为密钥。 很容易得到相应的Kaiser解密变换是： m = D(c) = (c – k) mod 26 例如明文：data security 对应的数据序列： 3 0 19 0 18 4 2 20 17 8 19 24 k = 5 时得到密文序列： 8 5 24 5 23 9 7 25 22 13 24 3 对应的密文为： I F Y F X J H Z W N Y D 二．单表置换密码 单表置换密码也是一种传统的代替密码算法，在算法中维护着一个置换表，这个置换表记录了明文和密文的对照关系。当没有发生加密（即没有发生置换）之前，其置换表如 1-1-4所示。 表1-1-4 在单表置换算法中，密钥是由一组英文字符和空格组成的，称之为密钥词组，例如当输入密钥词组：I LOVE MY COUNTRY后，对应的置换表如表 1-1-5所示。
表1-1-5 在表1-1-5中 ILOVEMYCUNTR 是密钥词组 LOVE MY COUNTRY 略去前面已出现过的字符O和Y依次写下的。后面ABD……WXZ则是密钥词组中未出现的字母按照英文字母表顺序排列成的，密钥词组可作为密码的标志，记住这个密钥词组就能掌握字母加密置换的全过程。 这样对于明文：data security has evolved rapidly，按照表1-1-5的置换关系，就可以得到密文：VIKI JEOPHUKX CIJ EQDRQEV HIFUVRX。
古典密码是指在古代使用的一种加密方式，其加密原理和技巧虽然简单，但在当时却扮演着重要的角色。古典密码的加密技巧多种多样， 其中最基本的处理技巧包括：移位密码、替换密码和重复密钥密码等。本文将从这些方面逐一进行介绍。 一、移位密码 移位密码是古代加密中最基本的处理技巧之一，其原理是按照规定的 偏移量将明文中的字母进行移动，从而生成密文。最常见的移位密码 是凯撒密码，即按照规定的偏移量将字母进行移动，例如A变成D，B 变成E，以此类推。解密时只需按照相同的偏移量将密文中的字母向相反方向移动即可得到明文。 二、替换密码 替换密码是古代加密中另一种常见的处理技巧，其原理是将明文中的 字母按照一定的规律进行替换，从而生成密文。最典型的替换密码是 简单替换密码，即按照一定的对应关系将明文中的字母替换为密文中 的字母，例如A替换为D，B替换为E，以此类推。解密时只需按照 对应的关系将密文中的字母替换为明文中的字母即可得到原文。 三、重复密钥密码
重复密钥密码是古代加密中较为复杂的一种处理技巧，其原理是利用 重复的密钥对明文进行加密。具体来说，将密钥按照规定的长度进行 重复，然后与明文进行逐位的异或运算，从而生成密文。解密时只需 再次对密文与重复的密钥进行逐位的异或运算即可得到明文。 以上所述的移位密码、替换密码和重复密钥密码，是古典密码中最基 本的处理技巧。虽然这些技巧在今天看来显得十分简单，但在古代却 曾经扮演着非常重要的角色，为信息的安全传递提供了保障。通过对 这些基本的处理技巧的了解，我们不仅能够更加深入地理解古典密码 的加密原理，还能够更好地欣赏古代加密技术的精妙之处。古典密码 是古代加密技术的代表，虽然在今天看来可能已经过时，但在古代却 发挥了非常重要的作用。古代的情报传递和保密工作都离不开古典密 码的加密和解密技术。它们被广泛应用于战争、外交、商业和政治等 领域，为信息的安全传递提供了保障。 移位密码是古典密码中最简单的一种加密技术。它的原理是按照规定 的偏移量将明文中的字母进行移动，从而生成密文。这种加密技术的 优点是简单易懂，缺点是加密强度不高，容易被破解。然而，在古代，由于技术条件的限制和加密技术的相对落后，移位密码仍然发挥了重 要作用。 替换密码是古典密码中另一种常见的处理技巧。它的原理是将明文中 的字母按照一定的规律进行替换，从而生成密文。替换密码包括简单
古典密码运用的数学知识 在现代，大量的信息都是以数字和文字的形式传递的，这些信息通常是不公开的受保护的，所以，密码学的发展对于不受损害的传输和接收信息以及对于建立一套可靠的安全系统而言，都极其重要。在密码学的研究中，古典密码学（Classical Cryptography）是一个重要分支，主要涉及数学知识，在历史上古典密码学也发挥了重要的作用，有助于信息的保密性、可靠性以及不受外界干扰的传输。 首先，什么是古典密码学？古典密码学，也称作简单密码学，是指使用不包含算法、概率等高级数学知识的简单的密码系统，这些系统被称为古典密码。古典密码学以纯粹的数学和物理知识为基础，主要是利用数学函数、等式、代数运算等知识实现密码传输和接收，这些密码技术具有可逆性和可交换性，多数古典密码技术都涉及到狭义的元素和群论学科，如圈群、多项式以及真空域的概念。 其次，古典密码的应用。在历史上，古典密码技术被用来保护统治者、军队、政府部门和军事机构等秘密活动。在战争期间，古典密码学经常被用来传递信息，以保证消息的安全性，古典密码也常常用于破解敌人的信息，以帮助军队取得胜利。在越来越多的信息安全应用领域，如网络安全、电子商务、商业数据库、金融交易等，古典密码学也被广泛用于实现安全传输、认证保护等功能。 最后，古典密码学的发展前景。随着技术的发展，古典密码学的研究也在不断发展，以适应传输信息的新趋势，其发展趋势主要集中在以下几个方面：
1、关于古典密码系统的安全性和可用性的研究，以更好地保护数字信息，抵御网络攻击以及解密对手的破译攻击； 2、对古典密码的逆向分析和改进，以提高古典密码的安全性，减少密文的大小和传输成本； 3、基于古典密码的新的密码系统的研究，开发出新的安全性、可靠性更高的安全算法； 4、基于古典密码的多媒体安全传输技术，以满足多媒体信息传输和存储的安全要求。 综上所述，古典密码学有着深厚的数学背景，它的发展和应用对于保护信息安全和不受外界干扰的传输具有重要意义，而随着网络环境和技术的发展，古典密码学也将发挥更大的作用，实现软件和硬件设备上的信息传输安全性的突破性进展。
实验1-古典密码算法
实验1－古典密码算法 一、实验目的 通过编程实现替代密码算法和置换密码算法，加深对古典密码体系的了解，为以后深入学习密码学奠定基础。 二、实验原理 古典密码算法曾被广泛应用，大都比较简单。 它的主要应用对象是文字信息，利用密码算法实现文字信息的加密和解密。其中替代密码和置换密码是具有代表性的两种古典密码算法。 1、替代密码 替代密码算法的原理是使用替代法进行加密，就是将明文中的字符用其他字符替代后形成密文。例如，明文字母a、b、c、d，用D、E、F、G做对应替换后形成密文。 最早的替代密码是由Julius Caesar 发明的Caesar （恺撒）密码，又叫循环移位密码。它的加密过程可以表示为下面的函数： E(m) = (m+k ) mod n 其中，m为明文字母在字母表中的位置数；n为
字母表中的字母个数；k为密钥；E(m)为密文字母在字母表中对应的位置数。 例如，对于明文字母H，其在字母表中的位置数为8，设k=4，则按照上式计算出来的密文为L，计算过程如下： E(8) = (m+k ) mod n = (8+4 ) mod 26 = 12 = L 解密算法是：m = D(L) =（L-k）mod 26 2、置换密码 置换密码算法的原理是不改变明文字符，只将字符在明文中的排列顺序改变，从而实现明文信息的加密。置换密码又称为换位密码。 矩阵换位法是实现置换密码的一种常用方法。它将明文中的字母按照给定的顺序安排在一个矩阵中，然后又根据密钥提供的顺序重新组合矩阵中的字母，从而形成密文。例如，明文为attack begins at five ，密钥为 cipher ，将明文按照每行6个字母的形式排在矩阵中，形成如下形式： a t t a c k b e g i n s
古典密码和流密码的原理及应用 1. 引言 1.1 古典密码和流密码的定义 古典密码是一种利用固定的密码算法对明文进行加密的加密方式，其加密和解密过程都是通过固定的规则来进行的。古典密码通常采用 替换或移位等简单的算法进行加密操作，如凯撒密码、栅栏密码等。 流密码是一种利用流加密算法对明文进行加密的加密方式，其加密过 程是通过不断变化的密钥流和明文进行异或运算来实现的。流密码不 像古典密码那样只进行一次加密操作，而是通过不断更新密钥流来生 成大量密文。 古典密码和流密码在密码学领域有着重要的应用价值。古典密码 作为密码学的起源，为人们提供了了解密码学基础原理的重要途径， 同时也为密码算法的发展奠定了基础。流密码则在现代通信领域有着 广泛应用，如在无线通信、网络安全等方面都有着不可或缺的作用。 古典密码和流密码的定义和应用价值对于理解密码学的基本概念和实 际应用具有重要意义。 1.2 古典密码和流密码的应用价值 古典密码和流密码在当今信息安全领域发挥着重要作用，它们的 应用价值不可忽视。古典密码通过对明文进行加密处理，保护了信息 的机密性。它们被广泛应用于军事、政府机构以及商业组织中，用于
保护机密通信和数据。古典密码的应用还涉及个人隐私保护、电子支 付安全等方面，为社会的稳定和发展提供了有力支持。 古典密码和流密码的应用价值不仅体现在保护信息安全和维护隐 私方面，还有助于促进信息技术的发展和推动数字化社会的进步。随 着信息安全需求的不断增加和密码学技术的不断发展，古典密码和流 密码将在未来的社会中发挥更加重要的作用。 2. 正文 2.1 古典密码的原理 古典密码是一种利用简单的替换或移位规则来加密信息的传统密 码体制。其原理是根据特定的规则将明文转换为密文，以达到保障信 息安全的目的。古典密码的加密过程通常涉及到替换、移位、排列等 操作，而解密过程则是反向的操作，将密文转换为明文。 古典密码主要有几种经典的类型，包括凯撒密码、恺撒密码、栅 栏密码等。这些密码各有特点，但都是基于简单的规则进行加密，容 易被破解。古典密码的应用领域主要集中在历史文献中，如古代军事 情报、王室通信等领域。 古典密码的主要特点是加密和解密规则简单易懂，但安全性较低，容易被破解。随着现代密码学的发展，人们逐渐转向了更加安全的加 密方法，如流密码等。流密码是一种利用伪随机数序列来对信息进行 加密的密码体制，其加密过程更加复杂，安全性更高。
经典加密算法的原理与优缺点在当代信息化时代，数据的安全性变得越来越重要。经典加密算法在保护信息方面发挥了重要作用。本文将介绍几种经典加密算法的原理和优缺点。 一、凯撒密码 凯撒密码是古代罗马将军凯撒为了保护军事情报而使用的一种加密方式。其原理是将明文中的每个字母向后偏移一个固定的位置，比如向后偏移两个位置。这样，"A"就变成了"C"，"B"变成了"D"，以此类推。加密后的密文就是将每个字母都偏移后组成的新字符串。 凯撒密码的优点在于其算法简单，在当时保护机密文档已经足够。但凯撒密码的缺点也显而易见，在现代已不再能够提供足够的安全性。它的密钥非常容易被推测出来，因为字母的偏移量较小，对于字母表中的每个字母都可以遍历出所有可能的密钥。 二、置换密码 置换密码与凯撒密码不同，置换密码使用的是一个密钥，该密钥是由置换密文中每一个字符的位置产生的。例如，我们可以将
明文转换为一个数字字符串，然后生成新的置换密文，该密文的 每个数字都是由一个新的位置来表示。 置换密码具有很高的安全性，但由于密钥的长度相对较短，所 以容易被暴力破解。 三、流密码 与置换密码不同，流密码使用的密钥是一个位流，通过异或运 算将明文和密钥进行混合生成密文。被称为流密码是因为密钥生 成的随机位是一种流。 流密码具有高强度的安全性，但二者必须使用高质量的伪随机 数生成器，否则可能会遭到攻击。流密码被广泛应用于网络安全中，以保护机密数据传输。 四、分组密码 分组密码是在多个字节或比特中工作的算法，将明文和密钥分 为固定长度的块处理。分组密码的一个常见类型是AES，它使用128位密钥。AES的随机生成数如果经过安全验证，则无法被复制，且安全性非常高。
古 龚雪莲 数学系数学与应用数学专业二零零五级指导教师：李滨 摘要：随着计算机和通信技术的飞速发展，密码学已经渗透到了政治、经济、文化乃至个人隐私等领域，使用加密技术来保护信息的安全变得越来越重要。这篇论文的重点是介绍几个古典密码体制、古典密码加密解密及其用几种密码体制合成的密码体制的加密和解密。 论文主要分为两大部分,理论部分和应用部分。理论基础部分包括正文的“1概述”和“2 几种密码体制的原理及加解密算法的描述”：“1概述”简单介绍了密码学和几种古典密码的基础知识；“2 几种密码体制的原理及加解密算法的描述”较详细地介绍了几种古典密码加密算法的叙述和解密。应用部分为“3密码体制的综合运用”：“3密码体制的综合运用”包括几种密码的加密解密的运算过程及结果。 这篇论文通过对加密算法的运用为密码学中加密算法在几种密码体制的综合下的运用及其密码的安全系数。 关键词：密码学，密码体制，加密算法，解密算法，密钥,明文，密文。 The comprehensive use of classical password Gong Xuelian Department of mathematics in mathematics and applied mathematics specialized 2005 Grade Instructor:Li Bin
Abstract：Along with the computer and the communication technology rapid development, the cryptology already seeped domain and so on politics, economy, culture and even individual privacy, the use encryption technology protects the information the security to change more and more importantly. This paper key point is introduced several classical passwords systems, the classical password encryption decipher and cipher system's encryption which and decipher synthesizes with several kind of cipher systems. The paper mainly divides into two major parts, the theory part and the application part. The rationale partially "1 outline" and "2 several kind of passwords systems principle and adds the decipher algorithm including the main text the description": "1 outline" simply introduced several kind of classical passwords elementary knowledges; "2 several kind of passwords systems principle and added the decipher algorithm the description" in detail to introduce several kind of classical passwords encryption algorithm narration and the decipher, but algorithm content prepared for the fourth chapter of algorithm using the content. Applies the part is "3 cipher system's synthesis utilization": "3 cipher system's synthesis utilization " including several kind of password encryption decipher operation process and result. This paper through to encryption algorithm utilization for cryptology in encryption algorithm under several kind of cipher system's synthesis utilization and password safety coefficient. Key words：cryptology ;password system ; encrypting algorithm ;deciphering algorithm ; key ; state in writing ; cryptograph . . 密码可以说是组成现代生活以及科学领域的重要组成部分，密码从开始的战争中的信息的传递到现在文字、图片、视频等的传递都需要进行加密，才能保证这些东西的安全性。早在400多年前，《破译者》一书中所说“人类使用密码的历史几乎与使用文字的时间一样长”。政治要人接收的邮件都进行双向加密，一个用于加密一个用于解密，但绝对不会用同一个密码体制进行加解密。现在我们国家开始实行数字电视，其中有些电视台是进行加密了的，必须获得许可才可以用，实行收费制。现在在网上聊天用的聊天工具，也是安装了密保的，如果你担心你的聊天记录被人看，你就可以多设几道防线及设密码。还有，经济方面、国防等等这些都是设立了密码
密码技术概述 1 密码技术 什么是密码技术？ 密码技术是实现信息安全的重要手段。 从传统意义上来说，研究信息加密和解密的科学与技术被称为密码学。 现代密码技术不仅仅提供信息的加密与解密功能，还能有效地保护信息的完整性和不可否认性。 1.1 古典密码 （1）古代的密码技术 密码技术算是一门古老的技术。早在古罗马时期，恺撒大帝（公元前100～前44年）就利用密码技术来保护重要的军事情b。
凯撒密码 凯撒密码的思想是通过把字母移动一定的位数来实现加密和解密。 例如，加密的时候，把一个字母向后移动三位，那么字母C变成了F，字母H变成了K，字母I变成了L，字母N变成了Q，字母A变成了D。于是英语单词CHINA（中国）就被加密成为FKLQD。 解密的时候，把一个字母向前移动三位即可。于是，FKLQD就被解密成为CHINA。 为了加密和解密方便，可以把26个字母移动后的变化都写下来： ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC （2）近代密码技术 19世/后期电报的发明及其在军事中的广泛应用极大地繁荣了密码技术。这一时期一直持续到计算机的发明和广泛应用。 一方面，研制各种电报密码以确保电报能够安全可靠地传递；另一方面，分析截获的密电码以破解密码，获取有价值的信息。 在我们看过的一些谍战影视剧中，以及一些纪录片中，或多或少地反映了这个时期的一些密码技术。 （3）现代密码技术
第二次世界大战后，电子计算机的发明并逐渐得到广泛应用，使得密码技术发生了变革。 在具有强大计算能力的电子计算机面前，所有的古典密码方法都变得不堪一击。 在电子计算机时代，必须研制并使用新的密码技术。 到了20世纪70年代，信息数字化发展趋势显著。文本、声音、图像和视频等信息都能转化成数字形式，利用计算机来存储和处理。 如何保证存储在电子计算机中的数字文件不被偷看、窃取和篡改，成为了计算机时代密码学的任务。 现代密码技术：数据加密标准 20世纪70年代，为了解决存储在电子计算机中的越来越多的数字信息的加密问题，美国国家标准局于1975年公布了“数据加密标准”DES。 DES是第一个被公布出来的数据加密标准算法，被美国批准用于非军事场合的各种政府机构。 现代密码技术：高级加密标准 数据加密标准DES使用20多年，由于它的安全性问题，美国标准技术研究所于1997 年公开征集新的数据加密标准，被称为”高级加密标准”AES，用于代替DES。 通过充分研究和筛选，美国标准技术研究在2001年公布高级加密标准AES。 AES目前仍然是使用最为广泛的数据加密标准之一。 现代密码技术：信息网络时代 进入到，信息网络化时代，密码技术再次经历变革。密码学已从传统的外交、谍报和军事领域，渗透到人类社会活动的各种领域，进入到普通民众的日常生活。 如见，在因特网上享受数字信息服务、网上购物和交易，以及支付和收取账款，都离不开密码技术。 现代密码技术的基本概念 密码技术包括密码编码和密码分析两个方面。 密码编码是研究加密原理与方法，使消息保密的技术和科学，其目的是掩盖消息内容。 密码分析则是研究破译密码的原理与方法。 密码学的基本思想是伪装信息，使局外人不能理解它的真实含义，而局内人却能够理解。 现代密码技术中的常见术语 明文：需要加密的信息。 密文：经过加密后的信息。 密钥：由数字、字母或特殊符号组成的字符串，用于控制加密和解密的过程。 实现加密和解密的算法（运算过程）称为密码体制或密码系统，有时就被简称为密码。
密码学小结 1.1 2.2 3.3 密码学是一个既古老又新兴的学科，可以说自从人类有了战争就有了密码，置换密码又称移位密码明文的字母保持相同但顺序被打乱了，其重点就是密钥字母的产生必须是完全随机，输出的串流根据加密时的内部状态而定。 密码学小结2017-12-02 08:21:30 | #1楼 密码学是一个既古老又新兴的学科。 密码学(Cryptology) 源自希腊文“krypto‘s”及“logos”两字，直译即为“隐藏”及“讯息”之意。 密码作为一门技术源远流长，可以追溯到几千年前的远古战争时代。可以说自从人类有了战争，就有了密码。尤其是二战期间，由于军事、数学、通讯等相关技术的发展，战争中对军事信息保密传递和破获敌方信息的需求，密码学得到了空前的发展，并广泛的用于军事情报部门的决策。长期以来，密码技术总是和政治、经济、军事联系在一起。 密码形成一门新的学科是在20世纪70年代，他的理论基础之一应该首推1949年香农发表的《保密通信理论》，该文首先将信息论引入了密码，从而把已有数千年历史的密码学推向了科学的轨道，奠定了密码学的理论基矗该文的发表标志着密码学从此成为一门科学，由此拉开了现代密码学研究的序幕。 密码学的发展经历了从古典密码学到现代密码的演变。早在人类刚刚出现，并且尝试去学习如何通信的时候，为了确保他们的通信的机密，最先是有意识的使用一些简单的方法来加密信息，通过一些（密码）象形文字相互传达信息。早在4000多年以前，古埃及人就在墓志铭中使用过类似于象形文字那样奇妙的符号；公元前1500年左右，美索不达米亚人的一块板上记录了被加密的陶器上釉规则；公元前