第二章 古典密码学.ppt

第二章 古典密码学 学习目的： 了解单表古典密码中的基本加密运算 了解多表古典密码中的基本加密运算 掌握几种典型的古典密码体制 学习重点： 掌握单表古典密码体制的统计分析方法 掌握多表古典密码体制的统计分析方法 * 退出 知识点： 单表古典密码中的基本加密运算 多表古典密码中的基本加密运算 典型的单表古典密码体制 典型的多表古典密码体制 单表古典密码体制的统计分析 多表古典密码体制的统计分析 本章概述： 本章将主要介绍古典密码体制中的基本加密运算、典型的单表古典密码体制、典型的多表古典密码体制、以及关于单表古典密码体制和多表古典密码体制的一些破译方法和统计分析。 虽然古典密码都比较简单而且容易破译，但研究古典密码的设计原理和统计分析方法对于理解、设计以及分析现代密码是十分有益的。 2.1 古典密码学中的基本运算 古典密码的加密是将明文的每一字母代换为字母表中的另一字母，代换前首先将明文字母用等价的十进制数字代替，再以代替后的十进制数字进行运算，字母与十进制数字的对应关系一般是按照字母表的顺序： a对应0，b对应1，依此类推，z对应25。 2.1 古典密码学中的基本运算 2.1.1 单表古典密码中的基本加密运算 1．加法密码: 密钥量为模数； 2、乘法密码：密钥量为模数的欧拉函数； 3、仿射密码：密钥量为加法和乘法密钥量的乘积； 4、置换密码：密钥量为模数的阶乘。 2.1 古典密码学中的基本运算 2.1.2 多表古典密码中的基本加密运算 1．简单加法密码 2、简单乘法密码 3、简单仿射密码 4、简单置换密码 5、换位密码 6、广义置换密码 7、广义仿射密码 2.2 几种典型的古典密码体制 2.2.1 几种典型的单表古典密码体制 1．Caesar体制 Caesar体制是一种典型的加法密码，其密钥k=3,明文字母与密文字母的对应关系表如下： 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 密文字母 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 明文字母 2.2 几种典型的古典密码体制 2.2.1 几种典型的单表古典密码体制 2．标准字头密码体制 标准字头密码体制是一种置换密码，它利用一个密钥字来构造置换作为密钥 。明文字母与密文字母的对应关系表如下： c i p h e r a b d f g j k l m n o q s t u v w x y z 密文字母 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 明文字母 2.2 几种典型的古典密码体制 2.2.2 几种典型的多表古典密码体制 1．Playfair体制 Playfair体制的密钥是一个5×5的矩阵，其构造方法如下： （1）构造字母表{a,b,c,d,e,f,g,h,i,k,l,m,n,o,p,q,r,s,t,u,v,w,x,y,z}的一个置换，这里将当作，实际上只有25个字母。 （2）将上述置换按行排列成一个5×5的矩阵。 例2.1：设密钥矩阵为 ， 明文为：Playfair cipher was actually invented by wheatston. 将明文分组为： pl ay fa ir ci ph er wa sa ct ua lq ly in ve nt ed by wh ea ts to ne 则密文为： bs dw rb ca ip he cf ik qb ho qf ks mx ek zc mu hf dx yi if ut uq uf 2.2 几种典型的古典密码体制 2.2.2 几种典型的多表古典密码体制 2．Vigenere体制 Vigenere体制是 1586年由法国密码学家Blaise de Vigenere发明的，Vigenere体制就是多表简单加法密码。 例2.2：设明文为：This cryptosystem is not secure， 密钥为cipher，则密文为 VPXZGI A