密码学发展史 PPT课件

现代密码学第四讲密码学发展简史信息与软件工程学院密码学发展时间轴远古以来1800年1949年1976年1994年2000年以后古代密码近代密码现代密码古典密码现代密码I现代密码II 现代密码III第四讲密码学发展简史古代密码近代密码现代密码未来展望古代密码•时间区域：从由人类以来到1800年•密码设计与分析被当作一门艺术•这一时期的密码学专家常常是凭直觉和信念来进行密码设计和分析，而不是靠推理证明•数据的保密基于加密算法的保密•密码工作者多为语言学家、猜谜高手等古代密码（续）•著名密码算法：•500 B.C.，古斯巴达“天书”密码（置换密码）•205-123 B.C.，古希腊人棋盘密码（代替密码）•50 B.C.，古罗马恺撒密码（代替密码）•16世纪，维吉尼亚（Vigenère）的密码（代替密码）第四讲密码学发展简史古代密码近代密码现代密码未来展望近代密码•时间区域：从1800到1949年•密码机的迅速发展•越来越多的数学家加入密码队伍著名的密码机•1795年，杰弗逊圆盘（Jefferson disk）•1914年，美陆军和海军的M-138-T4•1918年，德国的Enigma密码机•1926年，Kryha密码机•1936年，瑞典的哈格林发明的Haglin密码机，C-36•英国TYPEX打字密码机古典密码阶段•时间：•1949年之前:古典密码•特点：•密码学还不是科学，而是艺术•出现一些密码算法和加密设备•出现密码算法设计的基本手段(代替法& 置换法)•保密性：•数据的保密基于加密算法的保密古典密码阶段•里程碑事件•1883年Kerckhoffs第一次明确提出了密码编码的原则：加密算法应建立在算法的公开不影响明文和密钥的安全，即密码算法的安全性仅依赖于对密钥的保密。

•这一原则已得到普遍承认，成为判定密码强度的衡量标准，也成为古典密码和现代密码的分界线之一。

第四讲密码学发展简史古代密码近代密码现代密码未来展望现代密码I阶段时间跨度：1949年-1976年1949年：Shannon发表“The Communication Theory of Secret Systems”•定义理论安全性，提出扩散和混淆原则•奠定了密码学的理论基础•艺术 科学现代密码I阶段特点•里程碑事件：•1949年Shannon的“保密系统的信息理论”•1967年Kahn的“The Codebreakers”•1971-73年IBM的Feistel等的几篇技术报告•Lucifer DES•保密性：•数据的安全基于密钥而不是算法的保密现代密码II阶段时间跨度：1976年-1994年•1976年Diffie&Hellman的“New Directions inCryptography”提出了公钥密码的概念•1977年Rivest,Shamir&Adleman提出了RSA公钥算法•1977年，DES成为了第一代公开的、完全说明细节的商业级密码标准•90年代逐步出现椭圆曲线等其他公钥算法2015年图灵奖公钥密码部分解决了对称密钥密码算法密钥共享和密钥管理困难的问题！现代密码II阶段特点•对称密钥加密算法进一步发展，加密算法更加复杂，以DES为代表的加密算法正式成为行业标准•第二把加密密钥“公钥”开始出现，以RSA加密算法为代表的公开密钥加密算法开始流行•以Hash算法为代表的解决数据完整性的数据摘要算法也开始出现第四讲密码学发展简史古代密码近代密码现代密码未来展望现代密码III阶段•时间区域：1994年至未来•1994年，Shor提出量子计算机模型下分解大整数和求解离散对数的多项式时间算法•2000年，AES正式取代DES成为了新的加密标准•2006年，第一届后量子密码学国际研讨会召开•2017年，NIST开始征集后量子密码标准公钥密码未来发展——后量子公钥密码•后量子密码•基于编码的公钥密码•基于格的公钥密码•基于HASH的公钥密码•多变量公钥密码Identity-Based Encryption 2001Predicate Encryption 2008Attribute-Based Encryption 2005Functional Encryption 2011公钥密码未来发展阶段Traditional Public Key Encryption 1976Fully Homomorphic Encryption 2009Searchable Encryption 2004。

第6讲密码学的起源与发展密码学：科学和艺术的结合密码学研究已有数千年的历史，是一门既古老又年轻的学科，是艺术和科学的结合。

密码学的起源与发展可以分为经典密码体制和现代密码体制两个阶段。

⚫中国古代有着丰富的军事实践和发达的军事理论，其中不乏巧妙、规范和系统的保密通信和身份认证方法。

⚫周代兵书《六韬》记载了“阴书”在军事领域的应用，“阴”是指“机密”，“书”是指军事文书。

⚫“阴书”就是现代密码学中“加密后的信息”或“密文”，其加密方法相当于现代密码学中变换的代替或移位。

⚫符”字本义是指古代朝廷下命令的凭证。

⚫“符”通常做成两部分，使用时一分为二，验证时合二为一，只有同一符的两部分才能完美地合在一起。

⚫现代密码学中，运用公钥-私钥体系进行身份认证的方法也与“符”相通。

西方古典密码学—凯撒密码⚫凯撒(Caesar cipher)密码是公元前50年由古罗马的凯撒大帝在高卢战争中所采用的一种加密方法。

⚫凯撒密码加密过程就是把每个拉丁字母向前推移K位。

明文：HELLO，密文：khoor⚫属于单表替换，即一个明文字母对应的密文字母是确定的，可以用频率分析对这种密码体制进行有效的攻击。

⚫维吉尼亚密码则是由一些偏移量不同的恺撒密码组成。

⚫为了生成密码，需要使用表格法，包括了26行字母表，每一行都由前一行向左偏移一位得到。

具体使用哪一行字母表进行编译是基于密钥进行的，在过程中会不断地变换。

明文：ATTACKATDAWN选择某一关键词并重复而得到密钥，如关键词为LEMON 时，密钥为：LEMONLEMONLE密文：LXFOPVEFRNHR西方古典密码学—维吉尼亚密码⚫本质上是“多字母表替换加密”。

现代密码体制的建立⚫计算机使得基于复杂计算的密码学成为可能。

⚫香农首先将信息论引入密码学，奠定了现代密码体制的理论基础。

⚫提出了通用的现代密码体制模型，对加密模型从信息通信系统视角上进行了数学描述和定量分析。

数据加密商用标准—DES⚫20世纪70年代美国国家标准局颁布了数据加密标准DES用于非国家保密机构，并完全公开了加、解密算法。

密码学的发展密码学的发展密码学的发展历程大致经历了三个阶段：古代加密方法、古典密码和近代密码。

1.古代加密方法（手工阶段）源于应用的无穷需求总是推动技术发明和进步的直接动力。

存于石刻或史书中的记载表明，许多古代文明，包括埃及人、希伯来人、亚述人都在实践中逐步发明了密码系统。

从某种意义上说，战争是科学技术进步的催化剂。

人类自从有了战争，就面临着通信安全的需求，密码技术源远流长。

古代加密方法大约起源于公元前440年出现在古希腊战争中的隐写术。

当时为了安全传送军事情报，奴隶主剃光奴隶的头发，将情报写在奴隶的光头上，待头发长长后将奴隶送到另一个部落，再次剃光头发，原有的信息复现出来，从而实现这两个部落之间的秘密通信。

公元前400年，斯巴达人就发明了“塞塔式密码”，即把长条纸螺旋形地斜绕在一个多棱棒上，将文字沿棒的水平方向从左到右书写，写一个字旋转一下，写完一行再另起一行从左到右写，直到写完。

解下来后，纸条上的文字消息杂乱无章、无法理解，这就是密文,但将它绕在另一个同等尺寸的棒子上后，就能看到原始的消息。

这是最早的密码技术。

2.古典密码（机械阶段）古典密码的加密方法一般是文字置换，使用手工或机械变换的方式实现。

古典密码系统已经初步体现出近代密码系统的雏形，它比古代加密方法复杂，其变化较小。

古典密码的代表密码体制主要有：单表代替密码、多表代替密码及转轮密码。

3.近代密码（计算机阶段）密码形成一门新的学科是在20世纪70年代，这是受计算机科学蓬勃发展刺激和推动的结果。

快速电子计算机和现代数学方法一方面为加密技术提供了新的概念和工具，另一方面也给破译者提供了有力武器。

计算机和电子学时代的到来给密码设计者带来了前所未有的自由，他们可以轻易地摆脱原先用铅笔和纸进行手工设计时易犯的错误，也不用再面对用电子机械方式实现的密码机的高额费用。

传统的密码学，一般分为以下几种密码Autokey密码置换密码二字母组代替密码多字母替换密码希尔密码维吉尼亚密码替换密码凯撒密码ROT13 仿射密码 Atbash密码换位密码 Scytale Grille密码 VIC 密码在传统的密码学当中，恺撒密码是最基本的一种密码了，许多密码都是由恺撒密码衍生出来的。

密码学发展史密码学包括密码编制学和密码分析学这两个相互独立又相互依存的分支。

从其发展来看，可分为古典密码——以字符为基本加密单元的密码，以及现代密码——以信息块为基本加密单元的密码。

古典密码有着悠久的历史，在电报特别是无线电报发明以后，得到了深入研究。

常用的有单表密码和多表密码，其思路都是改变字母表中字母的顺序。

其中单表密码在古代就已经得到了长足的发展，到了现代，密码学文献有一个奇妙的发展历程，当然，密而不宣总是扮演主要角色。

第一次世界大战前，重要的密码学进展很少出现在公开文献中，但该领域却和其它专业学科一样向前发展.直到1918年，二十世纪最有影响的密码分析文章之William F. Friedman的专题论文《重合指数及其在密码学中的应用》作为私立的“河岸（Riverbank）实验室”的一份研究报告问世，其实，这篇著作涉及的工作是在战时完成的。

同年,加州奥克兰的Edward H.Hebern申请了第一个转轮机专利，这种装置在差不多50年里被指定为美军的主要密码设备。

然而，第一次世界大战后，情况开始变化，完全处于秘密工作状态的美国陆军和海军的机要部门开始在密码学方面取得根本性的进展。

在30年代和40年代，有几篇基础性的文章出现在公开的文献中，有关该领域的几篇论文也发表了，只不过这些论文的内容离当时真正的技术水平相去甚远，战争结束时，情况急转直下，公开的文献几乎殆尽。

到了第二次世界大战时多表密码编制达到了顶点也达到了终点。

当年希特勒一上台就试验并使用了一种命名为“谜”的译码机，一份德国报告称：“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”型机的原理，启用了数理逻辑天才、现代计算机设计思想的创始人，年仅26岁的Alan Turing。

1939年8月，在Turing领导下完成了一部针对“谜”型机的密码破译机，每秒钟可处理2000个字符，人们给它起了个绰号叫“炸弹（Bomb)”。

密码学的发展史密码学是一个即古老又新兴的学科。

《破译者》一书说：“人类使用密码的历史几乎与使用文字的时间一样长。

”因为自从有了文字以来，人们为了某种需要总是想方设法隐藏某些信息，以起到保证信息安全的目的。

人们最早为了包通信的机密，通过一些图形或文字互相传达信息的密令。

连闯荡江湖的侠士和被压迫起义者各自有一套秘密的黑道行话和地下联络的暗语。

密码学的发展过程可以分为四个阶段：▪1、手工或简单机械密码时期:公元前五世纪~1900年(发展缓慢)▪2、机械和机电密码时期:1900年~1950年▪3、电子密码时期:1950年~1970年▪4、计算机密码时期:1970年~现在在人类文明刚刚形成的公元前2000年古埃及就有了密码。

贵族克努姆霍特普二世的墓碑上记载了在阿梅连希第二法老王朝供职期间它所建立的功勋。

上面的象形文字不同于我们已知的普通埃及象形文字而是由一位擅长书写的人经过变形处理之后写的，但是具体的使用方法已经失传。

人们推测这是为了赋予铭文以庄严和权威古代加密方法大约起源于公元前440年出现在古希腊战争中的隐写术。

当时为了安全传送军事情报，奴隶主剃光奴隶的头发，将情报写在奴隶的光头上，待头发长长后将奴隶送到另一个部落，再次剃光头发，原有的信息复现出来，从而实现这两个部落之间的秘密通信。

公元前400年，斯巴达人就发明了“塞塔式密码”，即把长条纸螺旋形地斜绕在一个多棱棒上，将文字沿棒的水平方向从左到右书写，写一个字旋转一下，写完一行再另起一行从左到右写，直到写完。

解下来后，纸条上的文字消息杂乱无章、无法理解，这就是密文,但将它绕在另一个同等尺寸的棒子上后，就能看到原始的消息。

这是最早的密码技术。

我国古代也早有以藏头诗、藏尾诗、漏格诗及绘画等形式，将要表达的真正意思或“密语”隐藏在诗文或画卷中特定位置的记载，一般人只注意诗或画的表面意境，而不会去注意或很难发现隐藏其中的“话外之音”。

比如：我画蓝江水悠悠，爱晚亭枫叶愁。