当前位置：文档之家 › 古典密码学讲义

古典密码学讲义

  • 格式：doc
  • 大小：92.00 KB
  • 文档页数：18

1.〖QWE加密表〗┃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┃z┃┠-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-╂-┨┃Q┃W┃E┃R┃T┃Y┃U┃I┃O┃P┃A┃S┃D┃F┃G┃H┃J┃K┃L┃Z┃X┃C┃V┃B┃N┃M┃2.【英文频率特性】单字母双字母组:--------------------------极高频| E | TH | HE | IN | ER | AN | RE | ED | ON |次高频| T A O I N S H R | ES | ST | EN | AT | TO | NT | HA | ND |中等频| D L | OU | EA | NG | AS | OR | TI | IS | ET |低频 | C U M W F G Y P B | IT | AR | TE | SE | HI | OF |甚低频| V K J X Q Z--------------------------三字母组:| THE | ING | AND | HER | ERE | ENT | THA || NTH | WAS | ETH | FOR | DTH | HAT | SHE || ION | HIS | STH | ERS | VER |*** the 频率几乎是 ing 的3倍**** 英文单词以 E,S,D,T 为结尾的超过一半**** 英文单词以 T,A,S,W 为起始字母的约占一半汉语拼音：出现频率的顺序为（由高到低）：INGUAOEHYZDJSWTBFXMRPCLQKV3.Mod算法我们可以对字母序号进行数学运算，然后把所得的结果作为密文。

当运算结果大于26或小于1的时候，我们希望把这个数值转为1~26的范围，那么取这个数除以26的余数即可。

Mod就是求余数的运算符，有时也用―%‖表示。

例如 29 Mod 26 = 3，或写成 29 % 26 = 3，意思是29除以26的余数是3。

4.倒序加密时为经常要对字符进行倒序处理。

如果让你按abcdef...的顺序背出字母表的每个字母会很容易，但是如果是zyxwvu...的顺序那就很难背出来了。

一个很熟悉的单词，如果按相反的顺序拼写，可能就会感到很陌生。

5.间隔单词之间的间隔一般使用空格。

在加密时常常要去掉空格，但有时某些字母或数字来替代空格也不失为一种好的加密方案。

错误空格位置也会起到很强的误导作用。

例如：t hi sis at est - this is a test6. 【凯撒密码(Caesar Shifts, Simple Shift)】也称凯撒移位，是最简单的加密方法之一，相传是古罗马恺撒大帝用来保护重要军情的加密系统，它是一种替代密码。

加密公式：密文 = (明文 + 位移数) Mod 26 解密公式：明文 = (密文 - 位移数) Mod 26补：关键词凯撒加密法（密钥凯撒）：从凯撒位移衍生出来的，书中的名称是―关键词凯撒‖。

关键词中不能有重复的字母，就算有也要把重复的字母删去。

若以"mima"以为关键词,则关键词要变成"mia"(去掉第二个重复的"m"),则:原字母表: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 z加密密码表:m i a b c d e f g h j k l n o p q r s t u v w x y z7. 【栅栏密码(The Rail-Fence Cipher)】也称栅栏易位(Columnar Transposition)，即把将要传递的信息中的字母交替排成上下两行，再将下面一行字母排在上面一行的后边，从而形成一段密码。

栅栏密码是一种置换密码。

解密方法：字母个数为N，通常每一栅栏里字母数均等，有M个，则O=N/M，解密时，将密文分为M组，每组O个，最后每一个位置字母正确排列得出结果。

8. 【维吉尼亚密码(Vigenère Cipher)】由于频率分析法可以有效的破解单表替换密码，法国密码学家维吉尼亚于1586年提出一种多表替换密码，即维吉尼亚密码，也称维热纳尔密码。

维吉尼亚密码引入了―密钥‖的概念，即根据密钥来决定用哪一行的密表来进行替换，以此来对抗字频统计。

加密公式：密文 = (明文 + 密钥) Mod 26 - 1 解密公式：明文 = [26 + (密文 - 密钥)] Mod 26 + 1a b c d e f g h I j k l m n o p q r s t u v w x y za 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 Zb B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z Ac C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A Bd D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B Ce E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C Df F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D Eg G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E Fh H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F Gi I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G Hj J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H Ik K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I Jl L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J Km M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K Ln N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L Mo O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M Np P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N Oq Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O Pr R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Qs S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q Rt T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R Su U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S Tv V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T Uw W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U Vx X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V Wy Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Xz Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y9. 【Polybius密码(Polybius Cipher)】也称棋盘密码，是利用波利比奥斯方阵(Polybius Square)进行加密的密码方式，产生于公元前两世纪的希腊，相传是世界上最早的一种密码。

A D F G XA b t a l pD d h o z kF q f v s nG g j c u xX m r e w y(i和j视为同一个字, 译成摩斯密码时不容易混淆，可以降低传输错误的机率。

)10. 【ADFGX/ADFGVX密码(ADFGX/ADFGVX Cipher)】ADFGX1918年，第一次世界大战将要结束时，法军截获了一份德军电报，电文中的所有单词都由A、D、F、G、X五个字母拼成，因此被称为ADFGX密码。

ADFGX密码是1918年3月由德军上校Fritz Nebel发明的，是结合了Polybius密码和置换密码的双重加密方案。

A、D、F、G、X即Polybius方阵中的前5个字母。

明文：A T T A C K A T O N C E经过Polybius变换：AF AD AD AF GF DX AF AD DF FX GF XF下一步，利用一个移位密钥加密。

假设密钥是―CARGO‖，将之写在新格子的第一列。

再将上一阶段的密码文一列一列写进新方格里。

C A R G O_________A F A D AD A F G FD X A F AD D F F XG F X F X最后，密钥按照字母表顺序―ACGOR‖排序，再按照此顺序依次抄下每个字母下面的整列讯息，形成新密文。

如下：FAXDF ADDDG DGFFF AFAXX AFAFX在实际应用中，移位密钥通常有两打字符那么长，且分解密钥和移位密钥都是每天更换的。

ADFGVX在1918年6月，再加入一个字V扩充。

变成以6×6格共36个字符加密。

这使得所有英文字母（不再将I和J视为同一个字）以及数字0到9都可混合使用。

这次增改是因为以原来的加密法发送含有大量数字的简短信息有问题。

11. 【乘法密码(Multiplication Cipher)】乘法密码也是一种简单的替代密码，与凯撒密码相似，凯撒密码用的是加法，而乘法密码用的自然是乘法。

这种方法形成的加密信息保密性比较低。

加密公式：密文 = (明文 * 乘数) Mod 26对于乘数密码，只有当乘数与26互质时，加密之后才会有唯一的解，因此乘数只可能有如下11种的选择：乘数 = 3,5,7,9,11,15,17,19,21,23,25仿射密码和希尔密码因为都用到了乘法，所以乘数也受到相同的局限。

合集下载

第二讲____古典密码学

第二讲____古典密码学


J
K L
M E Z R
U D M V W X Y I H Q Z
N O P N W F
X G P
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
设明文为：m=a man liberal in his views 则秘文为：c=a ean vujkx un lug hukqg
2015-3-26
33
Hill密码
破解Hill密码？ 已知明文攻击的情况下解线性方程组。
k11 (C1 , C2 , C3 ) k21 k 31
k12 k22 k32
k13 k23 ( P 1, P 2, P 3) k33
1
C K P K CP
2015-3-26
17
恺撒密码的分析方法
首先单字频率确定e，t的范围。 然后使用双字频率。 如有可能还可以使用3字频率，the。
2015-3-26
18
Ek (ai ) a j , j ik mod n
(k , n) 1
乘法密码
加密变换为： Ek (ai ) a j , j ik mod n (k , n) 1 解密变换为：Dk (a j ) ai , i j.k 1 mod n
增大恺撒密码的密钥空间

利用语言的规律性
2015-3-26
14
密码分析
人类语言有冗余度 字母使用频率不相同 在英文中，e的使用率最高 其次，T,R,N,I,O,A,S 其他字母使用频率较低 密文反应了明文字母出现的规律性
2015-3-26
15
英文字母使用频率
2015-3-26
16
英文字母中常见的组合
信息安全导论(4-1 密码基础-古典密码).ppt

信息安全导论(4-1 密码基础-古典密码).ppt

Hill密码解密等价于用逆置换的置换矩阵 解密
置换密码的特点：明文顺序的变化
36
例如：置换 1 2 3 4
314 2
置换矩阵
0
1
0 0
1 0
0
0
0 0 0 1
0
1
0
0
0 0 1 0
x1
x2
x3
x4
1 0
0 0
0 0
0 1
x2
x4
x1
x3
0 1 0 0
37
现代密码的两个重要基石：
密码学进入了科学的轨道 主要技术：单密钥的对称密钥加密算法
第三个阶段 :1976年以后
标志：Diffie,Hellman发表 New Dircetions in Cryptography 一种新的密码体制：公开密钥体制
3
古典密码术 现代密码学
4
密码学研究的基本问题
参与者：发信方，收信方，攻击者（窃听者） 密码体制的要素：
入字母表（重复的字母只用一次），未用的字母按自然 顺序排列
特点：同样的明文字母对应同样的密文字母
20
替换密码的安全性分析
替换密码的密钥是由26个字母的置换组成。 这些置换的数目是26 ！，一个非常大的数， 穷举密钥搜索不容易。
然而，基于语言特性的统计攻击，可以很容 易地破译
21
因为英文字母 出现的频度是 有规律的
e，t，a，o， i，。。。
22
2 仿射密码
加密函数 e(x)=ax+b (mod 26) a, b Z26 a=1时，为移位密码 解密要求 对任意 y Z26
要求同余方程 ax b y(mod 26) 有唯一解
古典密码学

古典密码学

古典密码学课程主要内容第1章密码学概述第2章古典密码技术第3章分组密码第4章公钥密码体制第5章散列函数与消息鉴别第6章数字签名技术第7章密钥管理技术第8章身份鉴别技术第9章序列密码第10章密码技术应用第2章古典密码技术本章主要内容替代密码置换密码周期置换密码列置换密码转轮机密码古典密码的统计分析单表替代密码分析多表替代密码分析对Hill密码的已知明文分析第2章古典密码技术2.1替代密码替代是古典密码中用到的最基本的处理技巧之一；替代密码是指先建立一个替换表，加密时将需要加密的明文依次通过查表，替换为相应的字符，明文字符被逐个替换后，生成无任何意义的字符串，即密文，替代密码的密钥就是其替换表；根据密码算法加解密时使用替换表多少的不同，替代密码又可分为单表替代密码和多表替代密码。

单表替代密码的密码算法加解密时使用一个固定的替换表；多表替代密码的密码算法加解密时使用多个替换表。

第2章古典密码技术2.1.1单表替代密码单表替代密码对明文中的所有字母都使用一个固定的映射（明文字母表到密文字母表）。

设A＝{a0,a1,…,an-1}为包含了n个字母的明文字母表；B＝{b0,b1,…,bn-1}为包含n个字母的密文字母表，单表替代密码使用了A到B的映射关系：f：A→B，f(ai)＝bj一般情况下，f是一一映射，以保证加密的可逆性。

加密变换过程就是将明文中的每一个字母替换为密文字母表的一个字母。

而单表替代密码的密钥就是映射f或密文字母表。

经常密文字母表与明文字母表的字符集是相同的，这时的密钥就是映射f。

下面给出几种典型的单表替代密码。

第2章古典密码技术一般单表替代密码一般单表替代密码的原理是以26个英文字母集合上的一个置换π为密钥，对明文消息中的每个字母依次进行变换。

可描述为：明文空间M和密文空间C都是26个英文字母的集合，密钥空间K={π：Z26→Z26|π是置换}，是所有可能置换的集合。

对任意π∈K，定义:加密变换：eπ(m)=π(m)=c解密变换：dπ(c)=π-1(c)=m，π-1是π的逆置换。

第3讲-古典密码2(密码学)

第3讲-古典密码2(密码学)

假设S[10] {5, 4,8, 2,1, 0,9,7,3,6}
即代替表为:
明文 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 密文 5 4 8 2 1 0 9 7 3 6
则明文晨五点总攻 先变换为区位码 1931 4669 2167 5560 2505 再被加密成密文 4624 1996 8497 0095 8050 单表代替的缺点:明文字符相同,则密文字符也相同
上节课内容复习
明文、密文、密钥（概念） 加密、解密（概念及函数的表示方法） 密码体制 加、解密密钥，加、解密函数 破译及攻击方法（穷举攻击中根据密钥量来推算 攻击时间）

第二章 古典密码
学习本章目的：
1. 学习基本的密码编制原理;
2.了解早期编制密码的基本方法; 3. 为进一步学习现代密码的编制打下
明文 A B C D E F G H I J K L M N O P …
密文 C I P H E R A B D F G J K L M N …
单表代替密码的安全性分析 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
de shi yi bu you zhi le ji zhe wo yen li ta dao
的 是一不 有 之 了机 这 我 们 里他 到
次常用音节有33个，它们是：
zhong zi guo shang ge men he wei ye da gong jian jiu xiang zhu lai sheng di zai ni xiao ke yao wu yu jie jin chan zuo jia xian quan shuo