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密码学发展的四个阶段：
1.古代加密方法：这是密码学发展的最早阶段，主要源于应用的需求推动技术发明和进步。
2.古典密码：这个阶段可以追溯到19世纪末，是密码学发展的重要阶段，出现了许多经典的加密算法。
3.近代密码：这个阶段从20世纪初开始，一直持续到1949年。
这个阶段的密码学发展以计算机通信技术的发展和
普及为基础，由于信息在计算机通信中的存储和传输要求，推动了密码学的进一步发展。
4.现代密码：从1949年香农发表的划时代的论文“保密系统的加密理论”开始，密码学进入了现代阶段。
这个阶段出
现了公钥密码等新的加密技术，为现代信息安全提供了重要保障。
![第4章 古典密码学[zhuzhuzhuzhu]](https://img.taocdn.com/s1/m/1d836737eefdc8d376ee32ad.png)
古典密码学的特点
古典密码学是指在计算机技术出现之前使用的密码学方法。
其特点如下：
1. 单一密钥：古典密码学中使用的加密方法只有一个密钥，也就是说加密和解密都需要使用同一个密钥。
这种方法容易被破解，因为只要攻击者得到了密钥，就可以轻松地解密密文。
2. 易于破解：古典密码学中使用的加密方法很容易被破解，因为它们都有一些固有的弱点。
例如，凯撒密码只有26种可能的密钥，因此可以通过穷举法轻松破解。
3. 重复模式：古典密码学中使用的加密方法通常会产生重复模式，这使得攻击者可以轻松地识别出重复的部分并进行破解。
4. 机械化：古典密码学中使用的加密方法通常是机械化的，也就是说它们需要使用一些特殊的机器或设备来进行加密和解密。
这种方法不太适合现代通信，因为它需要使用大量的设备和人力资源。
5. 无法应对现代攻击：古典密码学中使用的加密方法无法应对现代的攻击方法，例如差分攻击、线性攻击和巨集攻击等。
这些攻击方法可以轻松地破解古典密码学中使用的加密方法。
总之，古典密码学虽然在历史上发挥了一定的作用，但是在现代加密领域已经被淘汰了。
现代加密方法通常采用复杂的数学算法和密钥管理系统，以保护数据的安全性和机密性。
古典密码的加密方法
古典密码是指在密码学中较早出现和较简单的加密方法，主要包括凯撒密码、凯恩密码、维吉尼亚密码等。
1. 凯撒密码：由罗马帝国大军领袖凯撒所使用的密码。
加密时，将明文中的每个字母向后移动固定的位置。
例如，将明文中的每个字母向后移动三位。
解密时，将密文中的每个字母向前移动三位。
2. 凯恩密码：由大英帝国舰队司令官查尔斯·凯恩所使用的密码。
加密时，将明文中的每个字母移动一个随机位置。
解密时，将密文中的每个字母移动一个相反的位置。
3. 维吉尼亚密码：由伊丽莎白一世女王的情报官员布尔内特所使用的密码。
加密时，根据明文中的字母在密钥中找到对应的字母，将明文字母替换为密钥字母。
密钥是一个周期性的字母序列，长度与明文相同。
解密时，根据密文中的字母在密钥中找到对应的字母，将密文字母替换为密钥字母。
这些古典密码的加密方法在现代密码学中已经不再安全，容易被破解，因此不再被广泛使用。
现代密码学更多地采用基于数学原理的复杂加密算法，如对称加密算法、非对称加密算法等。
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，
以至于无法进行。
在计算机出现以前，密码学的算法主要是通过字符之间代替或易位实现的，我们称这些密
码体制为古典密码。
其中包括：易位密码、代替密码（单表代替密码、多表代替密码等）。
这些密码算法大都十分简单，现在已经很少在实际应用中使用了。
由于密码学是涉及数学、通讯、计算机等相关学科的知识，就我们现有的知识水平而言，只能初步研究古典密码学
的基本原理和方法。
但是对古典密码学的研究，对于理解、构造和分析现代实用的密码都
是很有帮助。
以下介绍我们所研究的古典密码学。
三、古典密码学的基本方法
从密码学发展历程来看，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）两类。
而古典密码有着悠久的历史，从古代一直到计
算机出现以前，古典密码学主要有两大基本方法：
①代替密码：就是将明文的字符替换为密文中的另一种的字符，接收者只要对密文做反向
替换就可以恢复出明文。
②置换密码(又称易位密码)：明文的字母保持相同，但顺序被打乱了。
现在我们汇报我们研究的几种简单的古典密码学
1.滚桶密码
在古代为了确保他们的通信的机密，先是有意识的使用一些简单的方法对信息来加密。
如
公元六年前的古希腊人通过使用一根叫scytale的棍子，将信息进行加密。
送信人先将一
张羊皮条绕棍子螺旋形卷起来（如图），然后把要写的信息按某种顺序写在上面，接着打
开羊皮条卷，通过其他渠道将信送给收信人。
如果不知道棍子的宽度（这里作为密匙）就
是不容易解密里面的内容的，但是收信人可以根据事先和写信人的约定，用同样的scytale 的棍子将书信解密。
2. 掩格密码
16世纪米兰的物理学和数学家Cardano发明的掩格密码，可以事先设计好方格的开孔，
将所要传递的信息和一些其他无关的符号组合成无效的信息，使截获者难以分析出有效信息。
3. 棋盘密码
我们可以建立一张表，使每一个字符对应一数，是该字符所在行标号，是列标号。
这样
将明文变成形式为一串数字密文。
例如：明文 battle on Sunday
密文 121144443115034330434533141154
（其中0表示空格）
例如：如图Polybius的棋盘密(B.C.200)也是一种在古希腊时已经发展的比较完备加密的方法。
希腊文字“ ” 被加密为数字25 42 45 41 44 35 43
4.凯撒（Caesar）密码
据记载在罗马帝国时期，凯撒大帝曾经设计过一种简单的移位密码，用于战时通信。
这种
加密方法就是将明文的字母按照字母顺序，往后依次递推相同的字母，就可以得到加密的
密文，而解密的过程正好和加密的过程相反。
