两种密码体制的对比表

1、密码体制分类及典型算法描述密码体制分为三类：1、换位与代替密码体质2、序列与分组密码体制3、对称与非对称密钥密码体制。

典型算法描述：2、试对代替密码和换位密码进行安全性分析。

1.单表代替的优缺点优点: 明文字符的形态一般将面目全非缺点: (A) 明文的位置不变; (B) 明文字符相同,则密文字符也相同; 从而导致:(I) 若明文字符e被加密成密文字符a,则明文中e的出现次数就是密文中字符a的出现次数; (II) 明文的跟随关系反映在密文之中. 因此,明文字符的统计规律就完全暴露在密文字符的统计规律之中.形态变但位置不变 2. 多表代替的优缺点优点: 只要(1) 多表设计合理,即每行中元互不相同,每列中元互不相同.(这样的表称为拉丁方表) (2) 密钥序列是随机序列即具有等概性和独立性。

这个多表代替就是完全保密的。

等概性:各位置的字符取可能字符的概率相同独立性在其它所有字符都知道时也判断不出未知的字符取哪个的概率更大。

2. 多表代替的优缺点密钥序列是随机序列意味着1密钥序列不能周期重复2密钥序列必须与明文序列等长3这些序列必须在通信前分配完毕4大量通信时不实用5分配密钥和存储密钥时安全隐患大。

缺点周期较短时可以实现唯密文攻击。

换位密码的优缺点优点: 明文字符的位置发生变化;缺点: (A) 明文字符的形态不变;从而导致: (I) 密文字符e的出现频次也是明文字符e的出现次数; 有时直接可破! (如密文字母全相同) 换位密码优缺点总结:位置变但形态不变. 代替密码优缺点总结: 形态变但位置不变3、ADFGX密码解密过程分析1918年第一次世界大战已经接近尾声。

为了挽回日趋不利的局面德军集中了500万人的兵力向协约国发动了猛烈的连续进攻。

采用一种新密码ADFGX密码体制。

该密码用手工加解密费时不多符合战地密码的基本要求。

进行了两次加密有两个密钥一个是代替密钥棋盘密钥一个是换位密钥。

其结果是把前面代替加密形成的代表同一明文字符的两个字母分散开破坏密文的统计规律性。

计算机⽹络-7-2-两种密码体制两种密码学体制对称秘钥密码体制所谓对称秘钥密码体制，即加密秘钥与解密秘钥是使⽤相同的密码体制。

D K (Y )=D K (E K (X )X数据加密标准DES 属于对称秘钥密码体制，DES 是⼀种分组密码。

在加密前，先对整个明⽂进⾏分组。

每⼀组为64位长的⼆进制数据，然后对每⼀个64位的数据进⾏加密处理，产⽣⼀组64位密⽂数据、最后将各组密⽂串接起来，即得出整个的密⽂，使⽤的秘钥占64位（实际秘钥长度为56位，加上8位⽤于奇偶校验）。

DES 的保密性仅取决于对秘钥的保密，⽽算法是公开的。

但是随着技术的发展，56位的DES 已不再被认为是安全的。

对于56位的DES 秘钥问题，学者们提出了三重DES(3DES)⽅案：把⼀个64位明⽂⽤⼀个秘钥加密，然后再⽤另⼀个秘钥解密，再使⽤第⼀个秘钥加密：在这⾥X 是明⽂，⾸先使⽤K1进⾏加密，然后使⽤K2进⾏解密，再使⽤K1进⾏加密。

Y =DES K 1(DES −1K 2(DES K 1(X )))三重DES ⼴泛应⽤于⽹络、⾦融、信⽤卡信息等。

公钥密码体制公钥密码体制(⼜称之为公开密钥密码体制) 使⽤不同的加密秘钥和解密秘钥。

公钥秘钥产⽣的两个⽅⾯由于对称秘钥密码体制的秘钥分配问题。

对数字签名的需求。

在对称秘钥体制中，加解密双⽅使⽤的都是相同的秘钥，但是这种情况下⽆论是事先约定好使⽤什么密⽂还是使⽤信使派送，都不妥当。

在公钥密码体制提出后不久，⼈们就找到了三种公钥密码体制：最著名的就是RSA 体制。

在公开密码体制中，加密秘钥PK （public key ）即公钥是向公众公开的，⽽解密秘钥SK （secret key ）即私钥或密钥是需要保密的，加密算法E 和解密算法D 也都是公开的。

公钥密码体系的加密和解密过程有如下特点秘钥对产⽣器产⽣出接收者B 的⼀对秘钥：加密秘钥PK B 和解密秘钥SK B 。

发送者A 所⽤的加密秘钥PK B 就是接收者B 的公钥，它向公众公开，⽽B 使⽤的解密秘钥SK B 就是接收者B 的私钥，对其他⼈都要保密。

常见的密码体制
常见的密码体制分为两种：私⽤密钥加密技术和公开密钥加密技术，前者是对称加密，后者是⾮对称加密。

1.私⽤密钥加密技术（对称加密）：
加密和解密采⽤相同的密钥，对于具有n个⽤户的系统需要n(n-1)/2个密钥。

在⽤户群不是很⼤的情况下存放，对于⼤⽤户分布式，密钥的分配和保存会成为问题。

DES是对机密信息进⾏加密和验证随机报⽂⼀起发送报⽂摘要来实现。

DES密钥长度为56bit，Triple DES（DES的⼀种变形）将56bit的密钥长度的算法对实现信息进⾏3次加密，是长度达到了112bit。

对称加密系统仅能⽤于对数据进⾏加解密处理，提供数据的机密性，不能⽤于数字签名。

2.公开密钥加密技术（⾮对称加密）：
加密和解密相对独⽴，分别⽤两种不同的密钥，公钥向公众公开，谁都可以使⽤，私钥只有解密⼈知道，公钥⽆法⽤于解密。

RSA算法就是典型的⾮对称加密。

公钥⽅便实现数字签名和验证，但算法复杂，效率低。

对于n个⽤户的系统，仅需要2n个密钥，公钥加密提供⼀下功能：
A.机密性
B.确认性
C.数据完整性
D.不可抵赖性
DES中明⽂按64位进⾏分组，密钥事实上是56位参与DES运算（64为只⽤56为具有较⾼的安全性，第8,16,24,32,40,48,56,64位⽤于校验位）。

分组后的明⽂组和56位的密钥按位交替或交换的⽅法形成密⽂组的加密⽅法。

⼊⼝参数有三个：key（密钥）、data（加解密的数据）、mode（⼯作模式）。

mode有两种，加密模式和解密模式，对应key的加密和解密过程。

客户端和服务端都需要保存key不泄露。

现代信息安全科技第一次作业1.研究说明MD2、MD4和MD5密码体制Message Digest Algorithm MD5（中文名为消息摘要算法第五版）为计算机安全领域广泛使用的一种散列函数，用以提供消息的完整性保护。

该算法的文件号为RFC 1321（R.Rivest,MIT Laboratory for Computer Science and RSA Data Security Inc. April 1992），其开发历程如下所述：1)背景在 90年代初由MIT Laboratory for Computer Science和RSA Data Security Ic,的Ronald L. Rivest开发出来，经MD2、MD3和MD4发展而来。

它的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密钥前被“压缩”成一种保密的格式（就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的大整数）。

不管是MD2、MD4还是MD5，它们都需要获得一个随机长度的信息并产生一个128位的信息摘要。

虽然这些算法的结构或多或少有些相似，但MD2的设计与MD4和MD5完全不同，那是因为MD2是为8位机器做设计优化的，而MD4和MD5却是面向32位的电脑。

这三个算法的描述和c语言源代码在Internet RFC 1321中有详细的描述，这是一份最权威的文档，由Ronald L. Rivest在1992年8月向IETF提交。

MD5最广泛被用于各种软件的密码认证和钥匙识别上。

通俗的讲就是人们讲的序列号。

2)MD2算法Rivest在1989年开发出MD2算法。

在这个算法中，首先对信息进行数据补位，使信息的字节长度是16的倍数。

然后以一个16位的检验和追加到信息末尾，并且根据这个新产生的信息计算出散列值。

后来，Rogier和Chauvaud发现如果忽略了检验将和MD2产生冲突。

MD2算法加密后结果是唯一的（即不同信息加密后的结果不同）。

3)MD4算法为了加强算法的安全性，Rivest在1990年又开发出MD4算法。

浅析几种公钥密码体制摘要：论述了RSA、Merkle-Hellman背包加密体制和椭圆曲线密码体制的基本原理，以及它们的优缺点，通过对比指出椭圆曲线密码体制的明显优点。

关键词：RSA；Merkle-Hellman背包加密体制；ECC；优缺点1引言公钥密码体制于1976年由W.DIffie和M.Hellman提出，同时R.Merkle在1978年也独立的提出这一体制[2]。

该密码体制就是针对私钥密码体制的缺陷被提出来的。

在公钥加密系统中，加密和解密是相对独立的，加密和解密会使用两把不同的密钥。

加密密钥向公众公开，谁都可以使用。

解密密钥只有解密人自己知道，非法使用者根据公开的加密密钥无法推算出解密密钥。

故其可称为公钥密码体制。

自从公钥密码体制被提出以来，出现了许多公钥密码方案如RSA、ELGamal 密码体制、背包算法和ECC、XTR、NTRU等。

下面就介绍一下各种密码体制的优缺点，并进行比较。

2RSA在Diffie和Hellman提出公钥系统观点以后，1977年麻省理工大学的Rivest、Shamir和Adleman提出了第一个比较完善的公钥密码算法,即RSA算法[2]。

RSA系统是公钥系统的最具有典型意义的方法，大多数使用公钥密码进行加密和数字签名的产品和标准使用的都是RSA算法。

RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法，也易于理解和操作。

RSA是被研究得最广泛的公钥算法，从提出到现在已经二十多年，经历了各种攻击的考验，逐渐为人们接受，普遍认为是目前最优秀的公钥方案之一。

RSA的安全性依赖于大数的因子分解，但并没有从理论上证明破译RSA的难度与大数分解难度等价，即RSA的重大缺陷是无法从理论上把握它的保密性能如何，而且密码学界多数人士倾向于因子分解不是NP问题。

RSA的缺点主要有：（1）产生密钥很麻烦，受到素数产生技术的限制，因而难以做到一次一密。

（2）分组长度太大，为保证安全性，至少也要600bits以上，使运算代价很高，尤其是速度较慢，较对称密码算法慢几个数量级，且随着大数分解技术的发展，这个长度还在增加，不利于数据格式的标准化[6]。

1、密码体制分类及典型算法描述密码体制分为三类：1、换位与代替密码体质2、序列与分组密码体制3、对称与非对称密钥密码体制。

典型算法描述：2、试对代替密码和换位密码进行安全性分析。

1.单表代替的优缺点优点: 明文字符的形态一般将面目全非缺点: (A) 明文的位置不变; (B) 明文字符相同,则密文字符也相同; 从而导致:(I) 若明文字符e被加密成密文字符a,则明文中e的出现次数就是密文中字符a的出现次数; (II) 明文的跟随关系反映在密文之中. 因此,明文字符的统计规律就完全暴露在密文字符的统计规律之中.形态变但位置不变 2. 多表代替的优缺点优点: 只要(1) 多表设计合理,即每行中元互不相同,每列中元互不相同.(这样的表称为拉丁方表) (2) 密钥序列是随机序列即具有等概性和独立性。

这个多表代替就是完全保密的。

等概性:各位置的字符取可能字符的概率相同独立性在其它所有字符都知道时也判断不出未知的字符取哪个的概率更大。

2. 多表代替的优缺点密钥序列是随机序列意味着1密钥序列不能周期重复2密钥序列必须与明文序列等长3这些序列必须在通信前分配完毕4大量通信时不实用5分配密钥和存储密钥时安全隐患大。

缺点周期较短时可以实现唯密文攻击。

换位密码的优缺点优点: 明文字符的位置发生变化;缺点: (A) 明文字符的形态不变;从而导致: (I) 密文字符e的出现频次也是明文字符e的出现次数; 有时直接可破! (如密文字母全相同) 换位密码优缺点总结:位置变但形态不变. 代替密码优缺点总结: 形态变但位置不变3、ADFGX密码解密过程分析1918年第一次世界大战已经接近尾声。

为了挽回日趋不利的局面德军集中了500万人的兵力向协约国发动了猛烈的连续进攻。

采用一种新密码ADFGX密码体制。

该密码用手工加解密费时不多符合战地密码的基本要求。

进行了两次加密有两个密钥一个是代替密钥棋盘密钥一个是换位密钥。

其结果是把前面代替加密形成的代表同一明文字符的两个字母分散开破坏密文的统计规律性。

部分常见加密算法对比介绍DES：算法为密码体制中的对称密码体制，又被成为美国数据加密标准，是1972年美国IBM公司研制的对称密码体制加密算法。

其密钥长度为56位。

DES现在已经不被视为一种安全的加密算法，主要因为它使用的56位密钥过短。

1999年1月，与电子前哨基金会合作，在22小时15分钟内即公开破解了一个DES密钥。

3DES（或称为Triple DES）是三重数据加密算法（TDEA，Triple Data Encryption Algorithm）块密码的通称。

它相当于是对每个数据块应用三次DES加密算法。

由于计算机运算能力的增强，原版DES密码的密钥长度变得容易被暴力破解；3DES即是设计用来提供一种相对简单的方法，即通过增加DES的密钥长度来避免类似的攻击，而不是设计一种全新的块密码算法。

因为密钥长度增加，安全性比DES有所增强，但是性能有所下降AES:高级加密标准（Advanced Encryption Standard，AES），在密码学中又称Rijndael加密法，是美国联邦政府采用的一种区块加密标准。

这个标准用来替代原先的DES，已经被多方分析且广为全世界所使用。

经过五年的甄选流程，高级加密标准由美国国家标准与技术研究院（NIST）于2001年11月26日发布于FIPS PUB 197，并在2002年5月26日成为有效的标准。

2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加密中最流行的算法之一。

截至2006年，针对AES唯一的成功攻击是旁道攻击。

美国国家安全局审核了所有的参与竞选AES的最终入围者（包括Rijndael），认为他们均能够满足美国政府传递非机密文件的安全需要。

2003年6月，美国政府宣布AES可以用于加密机密文件。

SM1：国密 SM1 算法是由国家密码管理局编制的一种商用密码分组标准对称算法。

分组长度和密钥长度都为 128 比特，算法安全保密强度及相关软硬件实现性能与 AES相当，该算法不公开，仅以 IP 核的形式存在于芯片中。

当前流行的几种加密体制汇总古典密码古典密码是以语言学为基础，对文字进行字符转化，最核心的有两种加密技巧：移位和替代，移位算法也叫错位算法，就是讲数字重新排序，例如123456变成341265。

替代算法也叫置换算法，将明文中的一组字符替代成其他的字符，形成密文，例如：Hello Word变成IFMMP XPSE，每个字母用下一个字母代替。

前面两种基本算法又被演变为很多分支，这些分支加入更加复杂的算法，让加密更加可靠。

单表替代密码：将明文的一个字符用相应密文字符替代，加密过程中从明文字母表到明文字母表一一映射，主要包括移位密码、乘数密码、仿射密码、多项式密码、密钥短语密码；同音替代密码：它与单表替代密码相似，不同的是单个字符明文可以映射密文的几个字符中的一个，例如a字母可以对应2，5,11，吧、字母对应7,23,67。

多表替代密码：它是指明文中的字符映射到密文空间的字符还依赖于它在上下文中的位置，由多个简单的代替密码所构成，弗吉尼亚密码、滚动密钥密码、转子机密码均为多表替代密码，二次大战中的德军用的恩尼格玛密码机正是多表替代密码应用的典范。

多字母替代密码：明文中字符被成组加密，例如“ABA”可能对应于“RTQ”，ABB 可能对应于SLL等，希尔密码，Playfair密码均为多字母替代密码，在一战中英国人采用了这种密码。

对称加密体制古典密码学的延续，它使用的技巧任然是替代和移位，对称加密体制要求加密和解密使用同一个共享的密钥，解密和加密时互逆运算，通信的双方共享一个密钥，这就要求双方通信前必须商定好密钥，并且要妥善保存密钥。

对称加密体制分为两种：一种是对明文的单个位或字节进行运算，称为流密码，也叫序列密码；另一种将明文信息划分为不同的组或块结构，分别对组或块进行加密和解密。

非对称加密体制它和对称加密算法区别是非对称加密体制的加密密钥和解密密钥是不同的，它分为两个密钥：一个叫公钥可以公开的，一个叫密钥它是保密的，非对称加密体制使得发送者和接收者无密钥传输的保密通信成为可能，弥补的对称加密体制的不足。

信息安全工程师综合知识大纲考点：密码体制分类【考点分析】：重点掌握。

【考点内容】：根据密钥的特点，密码体制分为私钥和公钥密码体制两种，而介入私钥和公钥之间的密码体制称为混合密码体制。

一、私钥密码体制私钥密码体制又称为对称密码体制，当用户应用这种体制时，消息的发送者和接收者必须事先通过安全渠道交换密钥，以保证发送消息或接收消息时能够有供使用的密钥。

特点：一个密钥（加密和解密使用相同的密钥）。

优点：加解密简单（私钥密码算法处理速度快，常将其用作数据加密处理）。

缺点：密钥分配问题、密钥管理问题、无法认证源。

典型算法：DES、IDEA、AES等。

二、公钥密码体制1976年，W.Diffie和M.E.Hellman发表《密码学新方向》提出公钥密码体制思想。

公钥密码体制又称为非对称密码体制，其基本原理是在加密和解密的过程中使用不同的密钥处理方式，其中，加密密钥可以公开，而只需要把解密密钥安全存放即可。

在安全性方面，密码算法即使公开，由加密密钥推知解密密钥也是计算不可行的。

不适合大数据、明文加密。

特点：双密钥、用公钥推私钥在计算上不可行。

优点：密钥分发方便、密钥保管量少、支持数字签名。

缺点：加密速度慢（密钥有1024位，计算量大，不适合加密大数据）。

原理：发送方甲方和接收方乙方都分别有各自的公钥和私钥，且甲方的公钥加密只能由甲方的私钥解密，乙方同。

双方的公钥是可以共享的，但是私钥只能自己保密，此时，甲方要传输数据给乙方，明显应该使用乙方的公钥来加密，这样，只有使用乙方的私钥才能解密，而乙方的私钥只有乙方才有，保证了数据的保密性，也不用分发解密的密钥。

目前由三种公钥密码体制类型被证明是安全和有效的，即RSA体制，ELGamal体制及椭圆曲线密码体制。

三、混合密码体制混合密码体制利用公钥密码体制分配私钥密码体制的密钥，消息的收发双方共用这个密钥，然后按照私钥密码体制的方式，进行加密和解密运算。

混合密码体制的工作原理：第一步，消息发送者Alice用对称密钥把需要发送的消息加密。

对称密码、非对称密码及量子密码
对称密码是一种加密技术，使用相同的密钥来加密和解密数据。

这意味着发送方和接收方必须共享相同的密钥。

常见的对称密码算
法包括DES、AES和IDEA等。

对称密码的优点是加密和解密速度快，但缺点是密钥分发和管理的复杂性。

非对称密码，也称为公钥密码，使用一对密钥，公钥和私钥。

公钥用于加密数据，私钥用于解密数据。

这种密码技术可以解决对
称密码中密钥管理的问题，因为公钥可以公开发布，而私钥仅由接
收方持有。

常见的非对称密码算法包括RSA、DSA和ECC等。

非对称
密码的优点是密钥管理更容易，但缺点是加密和解密速度比对称密
码慢。

量子密码是基于量子力学原理的一种加密技术，利用量子比特
的特性来实现安全的通信。

量子密码的核心思想是利用量子态的不
可测性和不可分割性来实现安全的密钥分发和加密通信。

量子密码
的优点是能够提供绝对安全的通信，因为量子态的测量会破坏其状态，从而使得任何的窃听行为都会被检测到。

然而，量子密码技术
目前仍处于实验阶段，并且需要高昂的成本和复杂的设备来实现。

总的来说，对称密码适合用于对传输速度要求较高的场景，而非对称密码和量子密码则更适合对安全性要求较高的场景。

不同的加密技术都有各自的优缺点，选择合适的加密方式取决于具体的应用场景和安全需求。

⼏种常⽤加密算法⽐较由于计算机软件的⾮法复制，通信的泄密、数据安全受到威胁，解密及盗版问题⽇益严重，甚⾄引发国际争端，所以在信息安全技术中，技术占有不可替代的位置，因此对信息加密技术和加密⼿段的研究与开发，受到各国计算机界的重视，发展⽇新⽉异。

现在我们就⼏种常⽤的加密算法给⼤家⽐较⼀下。

DES加密算法DES加密算法是⼀种分组密码，以64位为分组对数据加密，它的密钥长度是56位，加密解密⽤同⼀算法。

DES加密算法是对密钥进⾏保密，⽽公开算法，包括加密和解密算法。

这样，只有掌握了和发送⽅相同密钥的⼈才能解读由DES加密的密⽂数据。

因此，破译DES加密算法实际上就是搜索密钥的编码。

对于56位长度的密钥来说，如果⽤穷举法来进⾏搜索的话，其运算次数为256。

随着计算机系统能⼒的不断发展，DES的安全性⽐它刚出现时会弱得多，然⽽从⾮关键性质的实际出发，仍可以认为它是⾜够的。

不过，DES现在仅⽤于旧系统的鉴定，⽽更多地选择新的加密标准。

AES加密算法AES加密算法是密码学中的⾼级加密标准，该加密算法采⽤对称分组密码体制，密钥长度的最少⽀持为128、192、256，分组长度128位，算法应易于各种硬件和软件实现。

这种加密算法是美国联邦政府采⽤的区块加密标准，这个标准⽤来替代原先的DES，已经被多⽅分析且⼴为全世界所使⽤。

被设计为⽀持128／192／256位（/32=nb)数据块⼤⼩（即分组长度）；⽀持128／192／256位（/32=nk)密码长度，，在10进制⾥，对应34×1038、62×1057、1.1×1077个密钥。

RSA加密算法RSA加密算法是⽬前最有影响⼒的算法，并且被普遍认为是⽬前最优秀的公钥⽅案之⼀。

RSA是第⼀个能同时⽤于加密和数宇签名的算法，它能够抵抗到⽬前为⽌已知的所有密码攻击，已被ISO推荐为公钥数据加密标准。

RSA加密算法基于⼀个⼗分简单的数论事实：将两个⼤素数相乘⼗分容易，但那时想要，但那时想要对其乘积进⾏因式分解却极其困难，因此可以将乘积公开作为加密密钥。

几种古典密码体制的比较及实现
古典密码体制是指使用古代技术和方法加密信息的体制。

经过漫长的历史发展，出现了许多种古典密码体制。

下面分别介绍几种古典密码体制的比较及实现。

1. 凯撒密码
凯撒密码是一种替换密码，将每个字母向后移动一定的数量，例如向右移动3位，A就变成了D，B就变成了E，以此类推。

凯撒密码很容易破解，因为只有26种可能性。

实现：将每个字母向后移动指定的位数即可。

例如向右移动3位，可以使用以下代码：
```python
def caesar_cipher(text, shift):
result = \。