第2单元密码学概论.pptVIP

第二章 密码学概论 本章要点 2.1 密码学的基本概念 2.2 经典密码体制 2.2.1 单表代换密码 2.2.2 多表代换密码 2.2.3 多字母代换密码 2.2.4 转轮密码 2.3 密码分析 2.1 密码学的基本概念 密码学：研究如何实现秘密通信的科学。 包括：密码编码学和密码分析学。 · 密码编码学：对信息进行编码实现信息必威体育官网网址性的科学。 · 密码分析学：研究、分析、破译密码的科学。 2.1 密码学的基本概念 加密：对需要必威体育官网网址的消息进行编码的过程。编码的规则称为加密算法。 · 需要加密的消息称为明文。 · 明文加密后的形式称为密文。 解密：从密文中恢复出明文的过程称。解密的规则称为解密算法。 加密算法和解密算法通常在一对密钥控制下进行，分别称为加密密钥和解密密钥。 2.1 密码学的基本概念 一个密码系统包括所有可能的明文、密文、密钥、加密算法和解密算法。 密码系统的安全性是基于密钥的，而不是加密和解密算法。 密码系统从原理上可分为两大类：单密钥系统和双密钥系统。 2.1 密码学的基本概念 密码系统的模型： 2.1 密码学的基本概念 单钥密码的加密与解密过程 2.1 密码学的基本概念 单密钥系统中对明文加密的两种形式：流密码和分组密码。 流密码——对明文按字符逐位加密。 分组密码——先对明文消息分组，再逐组加密。 2.1 密码学的基本概念 双密钥系统的两个密钥： K1—公开密钥，谁都可以使用。 K2—私人密钥，只由此系统的人掌握。 主要特点：加密和解密密钥分开。 2.1 密码学的基本概念 双钥密码的加密与解密过程 2.2 经典密码体制 经典密码体制可分为三大类： 单表代换密码 多表代换密码 多字母代换密码 2.2 经典密码体制——单表代换密码 一、单表代换密码 只使用一个密文字母表，并且用密文字母表中的一个字母来代替明文字母表中的一个字母。 明文字母表：A={a0,a1,……,an-1} 密文字母表：B={b0,b1,…..,bn-1} 定义一个由A到B的映射：f: A-B f(ai)=bi 设明文：M=（m0,m1,….mn-1）， 则密文：C=（f(m0),f(m1),….,f(mn-1)）. 简单代换密码的密钥就是映射函数f或密文字母表B。 2.2 经典密码体制——单表代换密码 密钥K=3时是凯撒密码。 其原理可以用下面的例子来说明。 例： 将字母a,b,c,……,w,x,y,z的顺序不变， 使之与D,E,F,G,……,Z,A,B,C分别对应。 若明文为student,则对应的明文为VWXGHQW 2.2 经典密码体制——单表代换密码 1、加法密码 · A和B是有n个字母的字母表。 · 定义一个由A到B的映射：f: A-B f(ai)=bi=aj j=i+k mod n · 加法密码是用明文字母在字母表中后面第k个字母来代替。 2.2 经典密码体制——单表代换密码 如果把字母表编码为0～25的数字： a b c d e f g h i j k l m n o p 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 q r s t u v w x y Z 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 那么，加密算法可以如下表达： 对于每个明文字母p，代换成密文字母C： C = E(3, p) = (p + 3) mod 26 2.2 经典密码体制——单表代换密码 一般化的恺撒加密算法为： C = E(k, p) = (p + k) mod 26 一般化的恺撒解密算法为： p = D(k, C) = (C - k) mod 26 2.2 经典密码体制——单表代换密码 2、密钥词组代换密码 随机选一个词语，去掉其中的重复字母，写到矩阵的第一行，从明文字母表中去掉这第一行的字母，其余字母顺序写入矩阵。然后按列取出字母构成密文字母表。 举例：密钥：HONG YE 矩阵：HONGYE 选出顺序：按列 ABCDFI