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密码学的产生与发展 传统密码技术 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，纸条上的文字就是密文。这是最早的密码技术。公元前60年，古罗马统帅凯撒第一个用当时发明的凯撒密码书写军事文书，用于战时通信。 凯撒密码 密码术可以大致别分为两种，即易位和替换，当然也有两者结合的更复杂的方法。在易位中字母不变，位置改变；替换中字母改变，位置不变。 将替换密码用于军事用途的第一个文件记载是恺撒著的《高卢记》。恺撒描述了他如何将密信送到正处在被围困、濒临投降的西塞罗。其中罗马字母被替换成希腊字母使得敌人根本无法看懂信息。 苏托尼厄斯在公元二世纪写的《恺撒传》中对恺撒用过的其中一种替换密码作了详细的描写。恺撒只是简单地把信息中的每一个字母用字母表中的该字母后的第三个字母代替。这种密码替换通常叫做恺撒移位密码，或简单的说，恺撒密码。 尽管苏托尼厄斯仅提到三个位置的恺撒移位，但显然从1到25个位置的移位我们都可以使用，因此，为了使密码有更高的安全性，单字母替换密码就出现了。 明码表A BC DE FG HI JK LM NO PQ RS TU VW XY Z 密码表Q WE RT YU IO PA SD FG HJ KL ZX CV BN M 明文：F OR ES T 密文：Y GK TL Z 原理：abcedfghijklmnopqrstuvwxyz defghijklmnopqrstuvwxyzabc 明文：Hello,every one！ 密文：Khoor,hyhub rqh！ 只需重排密码表二十六个字母的顺序，允许密码表是明码表的任意一种重排，密钥就会增加到四千亿亿亿多种，我们就有超过4×1027种密码表。破解就变得很困难。 换位密码也称为排列组合密码，它最大的特点是不需对明文字母作任何变换，只需对明文字母的顺序按密钥的规律相应的排列组合后输出，然后形成密文。此种加密方法必威体育官网网址的程度较高，但其最大的缺点是密文呈现字母自然出现频率，破译者只要稍加统计即可识别属此类加密方法，然后采取先假定密钥长度的方法，对密文进行排列组合，借助计算机的高速运算能力及常用字母的组合规律，也可以进行不同程度破译。 令26个字母分别对应于整数0~25，a=1，b=2…y=25，z=0。 凯撒加密变换实际上是 c≡m+k mod 26 其中m是明文对应的数据，c是与明文对应的密文数据，k是加密用的参数，叫密钥。当k取0时，c=m,即不发生移位。 data security对应数据序列 4，1，20，1，19，5，3，21，18，9，20，25 k=5时，得密文序列 9，6，25，6，24，10，8，0，23，14，25，4 如果选取k1，k2两个参数，其中k1与26互素，令c≡k1m+k2 mod 26。这种变换称为仿射变换。 如何破解包括恺撒密码在内的单字母替换密码? 方法：字母频度分析 尽管我们不知道是谁发现了字母频度的差异可以用于破解密码。但是9世纪的科学家阿尔·金迪在《关于破译加密信息的手稿》对该技术做了最早的描述。 如果我们知道一条加密信息所使用的语言，那么破译这条加密信息的方法就是找出同样的语言写的一篇其他文章，大约一页纸长，然后我们计算其中每个字母的出现频率。我们将频率最高的字母标为1号，频率排第2的标为2号，第三标为3号，依次类推，直到数完样品文章中所有字母。然后我们观察需要破译的密文，同样分类出所有的字母，找出频率最高的字母，并全部用样本文章中最高频率的字母替换。第二高频的字母用样本中2号代替，第三则用3号替换，直到密文中所有字母均已被样本中的字母替换。 在分析密文中的字母频率，将其对照即可破解。 虽然设密者后来针对频率分析技术对以前的设密方法做了些改进，比如说引进空符号等，目的是为了打破正常的字母出现频率。但是小的改进已经无法掩盖单字母替换法的巨大缺陷了。到16世纪，最好的密码破译师已经能够破译当时大多数的加密信息。 Vigenere(维吉尼亚)密码 恩尼格玛密码机 古埃及人，古罗马人，古阿拉伯人…几乎世界历史上所有文明都使用过密码。军事和外交一直是密码应用的最重要的领域，国王、将军、外交官以及阴谋分子等，为了在通讯过程中保护自己信息不被外人所知，使用过形形色色的密码；而为了刺探于己不利的秘密，他们又绞尽脑汁地试图破译对手的密码。加密与解密一直是密码学这枚硬币互相对抗又互相促进的两面。在所有用于军事和外交的密码里，最著名的恐怕应属第二次世界大战中德国方面使用的ENIGMA(读作恩尼格玛，意为谜)。 手工编码的方式给使用密码的一方带来很多的不便。首先，这使得发送信息的效率极其低下。明文必须由加密员人工一个一个字