chap2-古典密码
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古典密码简介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。
②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。
古典密码是密码学的根源,虽然都⽐较简单⽽且容易破译,但研究古典密码的设计原理和分析⽅法对于理解、分析以及设计现代密码技术是⼗分有益滴^_^⼀.置换密码1.列置换密码(矩阵置换密码)明⽂:ming chen jiu dian fa dong fan gong密钥:yu lan hua去掉密钥重复字母:yulanh,得出距阵列数为6;将明⽂按⾏填充距阵。
得到密钥字母顺序: 653142;按列(依顺序)写出距阵中的字母。
密⽂:giffg hddn0 njngn cuaa0 inano meiog解密:加密的逆过程;2.周期置换密码 周期置换密码是将明⽂串P按固定长度m分组,然后对每组中的⼦串按1,2,...,m的某个置换重排位置从⽽得到密⽂C。
其中密钥σ包含分组长度信息。
解密时同样对密⽂C按长度m分组,并按σ的逆置换σ-1把每组⼦串重新排列位置从⽽得到明⽂P。
明⽂:State Key Laboratory of Networking and Switching加密密钥:σ=(15623)明⽂分为七组:(StateK)(eyLabo)(ratory)(ofNetw)(orking)(andSwi)(tching)加密变换:密钥⾥没有4,则第4位保持不变,然后对应的第1位换到第5位,第5位换到第6位,第6位换到第2位....密⽂:(aKttSe)(Loyaeb)(tyaorr)(Nwfeot)(kgrion)(dinSaw)(hgcitn)解密密钥:σ-1 = (13265)3.栅栏密码此密码⼀般适⽤于较短的密码,原理是字母的错位。
古典密码作为⼀个不务正业的密码⼿,稍微学⼀点点密码(主要是⽔⼀篇博客)。
密码学中,最基础的是古典密码。
按照百度百科的说法,古典密码⽆⾮两种:置换与代换。
置换就是把明⽂中的字母(或者其他什么东西)换换位置,但是那些字母还是它们⾃⼰,⽐如把kroos换成soork就是⼀种置换。
代换就是把明⽂中的字母换成别的字符,⽐如把kroos换成11,18,15,15,19(这⼏个字母在字母表中的位置)就是⼀种代换。
这么看来,简单的置换与代换所产⽣的加密⽅法⽐较好破解,基本上都可以⽐较简单地破解出来,以下是⼏种常见古典密码。
凯撒密码: 它的做法是按照字母表把明⽂中的字母变成数字,再偏移⼏位,再转换回字母,这是⼀种⾮常典型的代换密码 ⽽它的破解也很简单,毕竟字母表⼀共就26位,最多试26次就可以了栅栏密码: 它的做法是把明⽂分成⼏个不同的部分,⽐如: 明⽂是: 可以把它分成两个部分: 再之后,把第⼆个部分排在第⼀部分的后⾯,变成: 这就加密完了,解密也⼗分简单 ⾸先把密⽂分成两⾏: 之后再把它每⾏读⼀个就可以了: 栅栏密码破解也⽐较简单,只要猜测总共把字符分成了⼏个部分就可以了。
维吉尼亚密码: 维吉尼亚密码是⼀个破解难度相对较⾼的古典密码,它采⽤了简单的多表代换。
⾸先使⽤维吉尼亚密码需要密钥 具体操作如下: 假如明⽂为: 然后可以选择⼀个关键词然后将它反复重复变成密钥,⽐如关键词为LEMON时,密钥为: 之后,⽤密钥的第n位加密明⽂的第n位,⽐如⽤L加密A,⽤E加密T等等,⽽具体⽅法如下: 当然,也不⼀定需要查表,可以⽤数学的⽅法求出: 在知道密钥的情况下,可以直接解密 ⽤这种⽅法,在不知道密钥(或者关键词)的情况下,破解有些难度,不过有⼀个⼤致的思路: 因为维吉尼亚密码的密钥是循环重复的(假如它不是⽽你⼜不知道密钥,那就是⼀次⼀密的加密,破解⼏乎没有可能),所以维吉尼亚密码可以看做很多组凯撒密码 这样的话,在⽂本较长的情况下,就有可能出现相同的单词遇到的密钥也⼀样的情况,这样就会导致密⽂中出现重复字段 找到相同字段间的距离,可以⼤致判断出关键词长度是距离的因数 多找⼀些不同的重复字段,找到距离找公因数可以⼤致算出密钥长度,再尝试猜测密钥即可 不过,实际上这已经需要⾮常巨⼤的⼯作量了,因此,维吉尼亚密码在不知道密钥的情况下较难破解。
古典密码——摩斯密码最早的摩尔斯电码是一些表示数字的点和划。
数字对应单词,需要查找一本代码表才能知道每个词对应的数。
用一个电键可以敲击出点、划以及中间的停顿。
虽然摩尔斯发明了电报,但他缺乏相关的专门技术。
他与Alfred Vail签定了一个协议,让他帮自己制造更加实用的设备。
Vail构思了一个方案,通过点、划和中间的停顿,可以让每个字符和标点符号彼此独立地发送出去。
他们达成一致,同意把这种标识不同符号的方案放到摩尔斯的专利中。
这就是现在我们所熟知的美式摩尔斯电码,它被用来传送了世界上第一条电报。
这种代码可以用一种音调平稳时断时续的无线电信号来传送,通常被称做连续波(Continuous Wave),缩写为CW。
它可以是电报电线里的电子脉冲,也可以是一种机械的或视觉的信号(比如闪光)。
一般来说,任何一种能把书面字符用可变长度的信号表示的编码方式都可以称为摩尔斯电码。
但现在这一术语只用来特指两种表示英语字母和符号的摩尔斯电码:美式摩尔斯电码被使用了在有线电报通信系统;今天还在使用的国际摩尔斯电码则只使用点和划(去掉了停顿)。
电报公司根据要发的信的长度收费。
商业代码精心设计了五个字符组成一组的代码,做为一个单词发送。
比如:BYOXO ("Are you trying to crawl out of it?";LIOUY ("Why do you not answer my question?",;AYYLU ("Not clearly coded, repeat more clearly."。
这些五个字符的简语可以用摩尔斯电码单独发送。
在网络用辞中,我们也会说一些最常用的摩尔斯商用代码。
现在仍然在业余无线电中使用的有Q简语和Z简语:他们最初是为报务员之间交流通信质量、频率变更、电报编号等信息服务的。
1838年1月8日,Alfred Vail展示了一种使用点和划的电报码,这是摩尔斯电码前身。
古典密码简介
古典密码是一种在早期历史上用于安全通信的技术,其中包括凯撒密码、培根密码、摩斯密码、栅栏密码、维吉尼亚密码、猪圈密码和偏移量密码这些密码在CTF比赛中经常出现。
这些加密技术通常用于保护通信不被第三方或敌人破解,并确保信息的机密性。
古典密码的主要特点是使用替换或替换+换位的方式,替换密码使用替换表,单表和多表都有,换位密码则根据一定的规则重新排列明文。
由于其简单的设计,它是历史上最广泛使用的加密技术。
其中,凯撒密码可以通过偏移量来加密和解密,培根密码加密后只有a和b,摩斯密码是时通时断的信号代码,栅栏密码是将明文分成N个一组加密,维吉尼亚密码是使用凯撒密码进行加密的算法,猪圈密码是一种以格子为基础的简单替代密码,偏移量密码是一种仿射密码。
古典密码的另一个关键方面是其安全性在于保持算法本身的保密性,因此即使发送者和接收者知道加密的方式,但除非知道密钥,否则很难破解古典密码。
然而,由于替换和换位的方式很容易被敌方破解,所以随着技术的不断发展和进步,古典密码被现代密码算法所替代,成为安全性更高的加密技术。
密码学教师:袁征2012年2月28日第二章古典密码及其破译序言古典密码是密码学的渊源,这些密码大都简单,可用手工或机械实现加解密,现在很少采用。
然而研究古典密码的原理,对理解、构造、分析现代密码都是十分有益的。
本章共分两节:第一节古典密码第二节古典密码的破译1、古典密码概述用你的经验如何设计一个密码算法?1、古典密码概述古典密码的形式很多,归纳起来有下面三种:类型一、代替密码体制类型二、移位密码体制类型三、乘积密码体制1、古典密码概述1. 用密码体制的概念,分析方格密码有什么特点?2. 能不能改进这个密码算法?1、古典密码概述1. 用密码体制的概念,分析单置换移位密码体制有什么特点?2. 能不能改进这个密码算法?1、古典密码概述1. 能不能把方格密码与单置换移位密码体制结合起来?2、基本数学知识1. 回顾学过的同余的概念、性质?2. 密码学中的运算基本上都是同余模运算。
例如:“凯撒密码”,它的原理是将26个英文字母分别用它后面的第3个英文字母代替,若分别以0~25表示英文字母a~z,用m表示“明文”,c表示密文,凯撒密码的加密算法是:E:c=m+3 (mod26) ,如下所示:A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y ZD E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C2、基本数学知识1. 7≡2(mod 5) ,2包含了整数中的什么数?二、剩余类环1.剩余类:所有模m和r(0≤r<m)同余的整数组成一个剩余类[r]。
例a:所有模5和2同余的整数组成一个剩余类[2],该剩余类中的元素有无穷多个:2、7、12、17、22…例b:模5的剩余类有[0]、[1]、[2]、[3]、[4] 。
练习:模26的剩余类有那些?2. 欧拉函数:剩余类[r]中与m互素的同余类的数目用Φ(m)表示,称Φ(m)是m的欧拉函数。
第二讲对称密码-- --古典密码一、内容提要1.为什么需要密码2.基本的概念和术语3.密码学的历史4.传统加密的古典技术---代替密码---置换密码●为什么需要密码1.信息的存储:在公开的地方2.信息的交换:使用非隐秘介质3.信息的传输:通过不安全信道●基本概念1.密码学(Cryptology):是研究信息系统安全保密的科学。
2.密码编码学(Cryptography):主要研究对信息进行编码(压缩、保密和纠错),实现对信息的隐蔽。
3.密码分析学(Cryptanalytics):主要研究加密消息的破译或消息的伪造。
●基本术语1.消息被称为明文(Plaintext)。
用某种方法伪装消息以隐藏它的内容的过程称为加密(Encryption),被加密的消息称为密文(Ciphertext),而把密文转变为明文的过程称为解密(Decryption)。
2.对明文进行加密操作的人员称作加密员或密码员(Cryptographer)。
3.密码算法(Cryptography Algorithm):是用于加密和解密的数学函数。
4.密码员对明文进行加密操作时所采用的一组规则称作加密算法(Encryption Algorithm)。
5.所传送消息的预定对象称为接收者(Receiver)。
6.接收者对密文解密所采用的一组规则称为解密算法(DecryptionAlgorithm).二、传统密码体制1、凯撒密表•2)加解密过程示意图加密和解密算法的操作通常都是在一组密钥的控制下进行的,分别称为加密密钥(EncryptionKey) 和解密密钥(Decryption Key)。
Array3)密码学的目的:Alice和Bob两个人在不安全的信道上进行通信,而破译者Oscar不能理解他们通信的内容。
4.密码体制密码体制:它是一个五元组(P,C,K,E,D)满足条件:(1)P是可能明文的有限集;(明文空间)(2)C是可能密文的有限集;(密文空间)(3)K是一切可能密钥构成的有限集;(密钥空间)*(4)任意k∈K,有一个加密算法e K∈E和相应的解密算法d K∈D,使得e K:P C 和d K:C P 分别为加密解密函数,满足d k(e k(x))=x, 这里x ∈P。
古典密码对称密码公钥密码
古典密码是指在计算机技术出现之前使用的一种加密方法,通
常是基于替换或移位的原理。
古典密码包括凯撒密码、培根密码、
维吉尼亚密码等,它们的特点是加密和解密使用相同的密钥,安全
性相对较低。
对称密码是一种加密方法,加密和解密使用相同的密钥。
常见
的对称密码算法包括DES、AES、IDEA等。
对称密码的优点是加密解
密速度快,缺点是密钥管理困难,需要确保密钥的安全传输和存储。
公钥密码(也称非对称密码)是一种使用不同密钥进行加密和
解密的加密方法。
公钥密码包括RSA、DSA、ECC等算法。
公钥密码
的优点是密钥管理方便,不需要安全地传输密钥,缺点是加密解密
速度较慢。
从安全性来看,公钥密码相对于对称密码更安全,因为它不需
要在通信过程中传输密钥,而对称密码需要确保密钥的安全传输。
但是公钥密码的加密解密速度相对较慢,所以在实际应用中,通常
会将公钥密码与对称密码结合使用,以兼顾安全性和效率。
另外,对称密码和公钥密码的组合也被广泛应用在数字签名、SSL/TLS协议等安全通信领域,以确保通信的安全性和完整性。
总
的来说,古典密码、对称密码和公钥密码都是加密领域的重要概念,它们在信息安全领域都有着重要的应用和意义。