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加密技术 消息和加密 遵循国际命名标准，加密和解密可以翻译成：“Encipher（译成密码）”和“（Decipher）（解译密码）”。也可以这样命名：“Encrypt（加密）”和“Decrypt（解密）。 消息被称为明文。用某种方法伪装消息以隐藏它的内容的过程称为加密，加了密的消息称为密文，而把密文转变为明文的过程称为解密，图表明了加密和解密的过程。数据安全是一个主动的保护措施。 明文与密文 明文用M（Message，消息）或P（Plaintext，明文）表示，它可能是比特流、文本文件、位图、数字化的语音流或者数字化的视频图像等。 密文用C（Cipher）表示，也是二进制数据，有时和M一样大，有时稍大。通过压缩和加密的结合，C有可能比P小些。 加密函数E作用于M得到密文C，用数学公式表示为：E（M）=C。解密函数D作用于C产生M，用数据公式表示为：D(C）=M。先加密后再解密消息，原始的明文将恢复出来，D（E（M））=M必须成立。 密码学功能 除了提供机密性外，密码学需要提供三方面的功能：鉴别、完整性和抗抵赖性。这些功能是通过计算机进行社会交流，至关重要的需求。 鉴别：消息的接收者应该能够确认消息的来源；入侵者不可能伪装成他人。 完整性：消息的接收者应该能够验证在传送过程中消息没有被修改；入侵者不可能用假消息代替合法消息。 抗抵赖性：发送消息者事后不可能虚假地否认他发送的消息。 对称加密 现代密码学用密钥解决了这个问题，密钥用K表示。 K可以是很多数值里的任意值，密钥K的可能值的范围叫做密钥空间。越长越难破解。 加密和解密运算都使用这个密钥，即运算都依赖于密钥，并用K作为下标表示，加解密函数表达为： EK（M）=C DK（C）=M DK（EK（M））=M，如图所示。 非对称加密 有些算法使用不同的加密密钥和解密密钥，也就是说加密密钥K1与相应的解密密钥K2不同，在这种情况下，加密和解密的函数表达式为： EK1（M）=C DK2（C）=M 函数必须具有的特性是，DK2（EK1（M））=M，如图所示。 古典密码 替换法 替换密码法是用一组密文字母代替一组明文字母以隐蔽明文，但保持明文字母的位置不变的方法。在替换法加密体制中，使用了密钥字母表。常见的方法是凯撒密码法。凯撒密码是最古老的替换密码。它是公元前50年古罗马大将凯撒(Julius Caesar)使用过的密码。其加密方法是，把A换成D，B换成E，C换成F……Z换成C，也称循环移位密码。这样，明文和密文的字母就建立了一对一的映射关系。 凯撒密码 凯撒密码： 明文 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 密文 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 C 凯撒密码的简单改进 用数字0，1，2，…，25分别和字母A，B，C，…，Z相对应，则明文字母P和密文字母C的对应关系是C=(P+3)mod 26。这个公式可以推广为 C=(P+K) mod 26。这里K∈S，S={1，2，…，25 }，K是密钥集合，或称密钥空间。 加密算法：c = E(m,k) = (m + k) mod q 解密算法：m = D(c,k) = (c - k) mod q 特定地(恺撒密码）：m = c = Zq , q = 26; 例：(k=3) 明文：meet me after the party 密文：phhw ph diwhu wkh sduwb 替代法的缺点 以上几种替代法都是明文字符集与密文字符集之间的一对一映射，在密文中仍然保存了明文中的单字符的频率分布，这使它的安全性大大降低。破解时主要利用了概率统计的特性，E字母出现的概率最大。统计字母概率,最大的频率就是和E对应的。 维吉尼亚密码法 传统的维吉尼亚密码法采用一种表格（维吉尼亚表，如表所示）和一个关键字对明文进行加密。该表格包括了字符集内所有可能的字符移位。加密时，选择一个关键字做为密钥，然后将密钥依次重复写在明文下面，用明文中的字符选择列、用密钥中的字符选择行，在维吉尼亚表中查找对应的密文。 解密时，将密钥依次重复写在密文下面，在密钥字符所对应的行中查找密文字符，则该字符所对应的列的字符即为明文字符。 维吉尼亚密码表 维吉尼亚密码表 维吉尼亚密码例子 例如密钥为COMPUTER明文：THISISANEXAMPLE密钥：COMPUTERCOMPUTE密文：VVUHCLEEGLMBJEJ 推广 密钥 K＝（ k1,k2,…,km) 加密算法： Ek(x1,x2,…,xm)=(x1+k1,x2+k2,…,xm+km) =c 解密算法