05－ 传统密码技术 经典加密技术 计算机安全必威体育官网网址技术课程 教学课件.ppt

传统密码技术 经典加密技术 替代密码（Substitution Cipher) （1）简单代替（Simple Substitution Cipher) 单字母密码（Mono Alphabetic Substitution Cipher) （2）多名码代替密码 （Homophonic Substitution Cipher) （3）多字母代替密码 （Poly Gram Substitution Cipher） （4）多表代替密码 （Poly Alphabetic Substitution Cipher） Shift ciphers （凯撒密码） 凯撒密码是最早也是最简单的替代密码，由朱里斯·凯撒发明和使用。凯撒密码是把字母表中的每个字母用该字母后面第三个字母进行替代。 移位密码的数学表达式 移位密码的字母频率分布 移位密码的密文字母频率分布同明文字母频率分布比较，可以看出发生了平移，平移的距离就是移位密码的密钥K Mono alphabetic substitution cipher（单表替代密码） 单表（单一字母）替代密码 单一字母替代密码字母频率分布 密文字母频率保持分布值不变，但是相对位置改变 频率分析攻击 第一步，对密文进行频率计算 频率分析攻击 第二步：对出现频率最多的字母进行猜测 根据频率分布，出现最多的信息是：E和T 结合双字节和三字节进行合理猜测 多名码代替密码Homophonic ciphers（同音字加密） 为了对抗频率分析攻击，一种对抗措施是对单个字母提供多个替代，成为同音字。 同音字可以循环使用或者随机使用。 同音字加密 同音字加密的字母频率分布 可以淹没单字母频率信息。 可以通过分析多字母模式着手。 多表替代密码 Playfair密码 Playfair是对多个字母进行加密。 Playfair密码基于一个5×5方阵。 方阵由口令开始（除去重复字母），从左到右，从上而下排列，余下字母依次填入，I和J算作一个字母。 然后每次对明文的两个字母进行加密 Playfair密码 如果两个字母相同，则后一个字母用某个特定的字母（如X）代替。 如果一个双字母的两个字母在同一行（或一列），则它们就用其右边（相应地，底下）的字母所代替。 如果两个字母不在同一行或同一列，则第一个字母由同一行中且在第二个字母的那一列的字母代替；第二个字母则由同一行中，且是第一个字母所在那一列的字母所代替。 Playfair密码实例 维吉尼亚 密码 Vigenère Cipher Vigenère密码是一种多字母密码 多字母密码的特征 使用一系列单字母替代规则。 密钥决定一个给定的变换选择那种特定的规则 Vigenère密码使用26组移位密码 密文中每一个字母对应一组移位密码。 Vigenère Cipher（P 182) Vigenère密码实例 Vigenère密码密钥长度 通过观察密文可得 Transposition cipher（置换密码） 通过执行对明文字母的某种置换，取得一种类型完全不同的置换，这种技术称为置换密码。 置换密码实例 置换密码的密文频率分布 由于置换密码只是改变明文中字母的位置，不作任何替换，所以其字母频率分布完全一样。 置换密码体制 设m为固定的正整数，P=C=(Z/(26))m, K是由{1,2,..,m}的所有置换构成，对一个密钥π∈K，定义 e π(x1, x2,.., xm)=(xπ(1),,..,xπ(m)) 和 d π(y1, y2,.., ym)=(yπ(1),,..,yπ(m)) 这里π－1为π的逆置换。 注：这里的加密与解密仅仅用了置换，无代数运算。 例子： 设m=6, 取密钥 而 若给定的明文是：cryptography 首先找分成6个字母长的 明文组：crypto|graphy 求得的密文是：YTCOPRAHGYPR 注：事实上，置换密码是Hill密码的特例。给定一个集合{1,2,..,m}的置换矩阵 (置换矩阵是每一行和每一列刚好在一个“1”，而其余元素为“0”的矩阵。) 对上面例子决定的置换π 对应： One-Time pad一次一密 一次一密密码是一个大