中国地质大学
古典密码学介绍
课程名称：趣味密码学
教师姓名：刘勇
姓名：肖国栋
班级： 052098j-18
学号： 20091002670 专业：土木工程
所在院系：工程学院
日期： 2011 年 12 月
目录
前言 (1)
第一章古典密码学概念和意义 (3)
第二章古典密码学发展历史 (5)
第三章古典密码学内容及分类 (8)
第一节代换密码 (9)
第二节置换密码 (11)
第四章几种典型的古典密码 (13)
第一节滚筒密码和掩格密 (13)
第二节棋盘密码 (14)
第三节移位代换密码 (15)
第四节 Playfair密码 (15)
第五节圆盘密码 (18)
第六节维吉尼亚密码 (19)
参考文献 (20)
前言
随着科学技术的迅猛发展，人们对信息安全和保密的重要性认识不断提高，在信息安全中起着举足轻重作用的密码学也就成为信息安全中不可或缺的重要部分。密码学的研究前景十分广阔，这个总是秘而不宣的重要角色，在未来发展中将起到不可估量的作用。1985年Koblitz和Miller提出将椭圆曲线用于公钥密码体制，他们第一次用椭圆曲线成功地实现了已有的一些公钥密码算法包括Differ-Hellman算法。现在椭圆曲线密码体制不仅是一个重要的理论研究领域，而且已经作为民用信息安全技术走向产业化。在信息技术领域的保密通信、数字签名、秘密共享、消息认证、密钥管理，人工智能密码学，量子密码学，安全电子商务系统，电子现金系统，电子选举系统，电子招投标系统，电子彩票系统等，密码学都在发挥着不为人知的作用。
而古典密码学则是在密码学发展中占据着举足重轻的地位。
本文将针对古典密码学进行简单的介绍，而让人们更加向往密码学这个神奇的世界。本文的目标是帮助人们认
识和理解古典密码学。
第一章主要介绍古典密码学的概念：什么是古典密码学及其有什么特点？除此之外，对研究古典密码学的意义也进行了一定的介绍；第二章则是讲述古典密码学在密码学发展进程中的历史；第三章对古典密码学内容作了阐述，并对古典密码的分类作了分类：代换密码和置换密码；第四章则是对几种典型的古典密码进行介绍，并举出一些例子，以加深人们对古典密码的认识。
本论文对我自己是一种初步尝试，涉及的专业性的知识可能认识不够，加上水平所限，不可避免存在疏漏和不足，忘老师与予批评指正。
第一章
古典密码学概念和意义
古典密码概念：
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。古典密码学主要是指20世纪40年代之前的密码编码和密码分析技术，特别是1935年到1940年。这期间，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的。
古典密码学意义：
由于古典密码学是密码学的分支，所以它具有密码通用的功能
和作用。
密码是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重要保
密手段。依照这些法则，变明文为密文，称为加密变换；变密文为
明文，称为脱密变换。密码在早期仅对文字或数码进行加、脱密变换，随着通信技术的发展，对语音、图像、数据等都可实施加、脱
密变换。
密码学是在编码与破译的斗争实践中逐步发展起来的，并随着先进科学技术的应用，已成为一门综合性的尖端技术科学。它与语言学、数学、电子学、声学、信息论、计算机科学等有着广泛而密切的联系。它的现实研究成果，特别是各国政府现用的密码编制及破译手段都具有高度的机密性。
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。
第二章
古典密码学的发展历史
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。
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
