古典密碼課件

古典密碼

§3-1隱寫術(shù)詩情畫意傳“密語”早妝未罷暗凝眉，

迎戶愁看紫燕飛，

無力回天春已老，

雙棲畫棟不如歸。詩情畫意傳“密語”水洗塵埃道未甞，甘于名利兩相忘。心懷六洞丹霞客，口誦三清紫府章。十里采蓮歌達旦，一輪明月桂飄香。日高公子還相覓，見得山中好酒漿。洗塵埃道未甞于名利兩相忘懷六洞丹霞客誦三清紫府章里采蓮歌達旦輪明月桂飄香高公子還相覓得山中好酒漿牛郎織女會佳期下彈琴又賦詩

寺靜惟聞鐘鼓響停始覺星斗移

多少黃冠歸道觀幾而作盡忘機

幾時得到桃源洞彼仙人下象棋牛郎織女會佳期，月下彈琴又賦詩。

寺靜惟聞鐘鼓響，音停始覺星斗移。

多少黃冠歸道觀，見幾而作盡忘機。

幾時得到桃源洞，同彼仙人下象棋。詩情畫意傳“密語”王先生：來信收悉，你的盛情真是難以報答。我已在昨天抵達廣州。秋雨連綿，每天需備傘一把方能上街，苦矣。大約本月中旬我才能返回，屆時再見。王先生：來信收悉，你的盛情真是難以報答。我已在昨天抵達廣州。秋雨連綿，每天需備傘一把方能上街，苦矣。大約本月中旬我才能返回，屆時再見。隱寫術(shù)（信息隱藏）的另外一些例子悠揚琴聲奏響“進軍號角”顯微鏡里傳遞情報魔術(shù)般的密寫術(shù)網(wǎng)絡(luò)與數(shù)字幽靈量子技術(shù)隱形傳遞信息隱寫術(shù)的優(yōu)點☆能夠被某些人使用而不容易被發(fā)現(xiàn)他們間在進行秘密通信☆加密則很容易被發(fā)現(xiàn)誰與誰在進行秘密通信，這種發(fā)現(xiàn)本身可能具有某種意義或作用隱寫術(shù)的缺點☆形式簡單但構(gòu)造費時，要求有大量的開銷來隱藏相對較少的信息☆一旦該系統(tǒng)的構(gòu)造方法被發(fā)現(xiàn)，就會變得完全沒有價值☆隱寫術(shù)一般無穩(wěn)健性§3-2代替就是明文中的字母由其他字母、數(shù)字或符號所取代的一種方法具體的代替方案稱之為密鑰。代替密碼體制

加密：解密：著名的Caesar密碼舉例設(shè)明文為：China，對應(yīng)的數(shù)字為：278130。加密:C：對應(yīng)著字母F；

h：對應(yīng)著字母K；

i：對應(yīng)著字母L；

n：對應(yīng)著字母Q；

a：對應(yīng)著字母D。所以明文“China”基于Caesar密碼被加密為“FKLQD”。解密：F：對應(yīng)著C；

K：對應(yīng)著H；

L：對應(yīng)著I；

Q：對應(yīng)著N；

D：對應(yīng)著A。即“FKLQD”經(jīng)Caesar密碼解密恢復為“CHINA”(不區(qū)分大小寫)Caesar密碼的特點屬于單字母簡單替換密碼已知加密與解密算法：

C=E(P)=(P+3)mod26P=D(C)=(C-3)mod26明文語言集已知且易于識別結(jié)構(gòu)過于簡單代替密碼的實現(xiàn)方法分類單表代替密碼

使用密鑰的單表代替加密仿射加密

多表代替密碼

Playfair密碼Hill密碼Vigenere密碼使用密鑰的單表代替加密設(shè)密鑰為：spectacular。明文：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ對應(yīng)的密文：spectaulrbdfghijkmnoqvwxyz如果明文為“China”，則對應(yīng)的密文為：elrhs

仿射加密

加密：解密：仿射加密要求，,否則就褪化為。故密鑰空間大小為:仿射加密的例子密鑰：，7-1(mod26)=15加密函數(shù)：解密函數(shù)：設(shè)明文：China,首先轉(zhuǎn)換為數(shù)字：2,7,8,13,0加密：“China”經(jīng)仿射加密變換成“RAHQD”解密：原始消息“China”得到恢復單表代替密碼的特點：密鑰量很小，不能抵抗窮盡搜索攻擊沒有將明文字母出現(xiàn)的概率掩藏起來，很容易受到頻率分析的攻擊頻率分析攻擊常見的三字母組合：THE、ING、AND、HER、ERE、ENT、THA、NTH、WAS、ETH、FOR、DTH等。

常見的雙字母組合：TH、HE、IN、ER、RE、AN、ON、EN、AT；頻率分析攻擊的一般方法：第一步：對密文中出現(xiàn)的各個字母進行出現(xiàn)的頻率統(tǒng)計第二步：根據(jù)密文中出現(xiàn)的各個字母的頻率，和英語字母標準頻率進行對比分析，做出假設(shè)，推論加密所用的公式第三步：證實上述假設(shè)或繼續(xù)作其他假設(shè)Playfair密碼

基于一個5×5字母矩陣該矩陣使用一個關(guān)鍵詞（密鑰）來構(gòu)造構(gòu)造方法：從左至右，從上至下依次填入關(guān)鍵詞的字母（去除重復的字母），然后再以字母表順序依次填入其他的字母。字母I和J被算作一個字母加密方法：P1、P2同行：對應(yīng)的C1和C2分別是緊靠P1、P2右端的字母。其中第一列被看作是最后一列的右方。（解密時反向）P1、P2同列：對應(yīng)的C1和C2分別是緊靠P1、P2下方的字母。其中第一行看作是最后一行的下方。（解密時反向）P1、P2不同行、不同列：C1和C2是由P1和P2確定的矩形的其它兩角的字母，并且C1和P1、C2和P2同行。（解密時處理方法相同）P1＝P2：則插入一個字母于重復字母之間，并用前述方法處理若明文字母數(shù)為奇數(shù)時：則在明文的末端添加某個事先約定的字母作為填充例子：密鑰是：PLAYFAIR

IS

A

DIGRAM

CIPHER。如果明文是：P＝playfaircipher明文兩個一組：playfaircipher對應(yīng)密文為:

LAYFPYRSMRAMCDPlayfair密碼的特點：有676種雙字母組合，因此識別各種雙字母組合要困難得多各個字母組的頻率要比單字母呈現(xiàn)出大得多的范圍，使得頻率分析困難得多Playfair密碼仍然使許多明文語言的結(jié)構(gòu)保存完好，使得密碼分析者能夠利用Hill密碼

明文：密文：其中，

……矩陣形式：例子：P＝HILL，對應(yīng)：7，8，11，11。密鑰：加密：＝（9,8,8,24）＝（JIIY）

解密：＝（7,8,11,11）＝（HILL）Hill密碼的特點：Hill密碼完全隱藏了單字母的頻率字母和數(shù)字的對應(yīng)可以改成其它方案，使得更不容易攻擊成功能比較好地抵抗頻率法的分析，對抗僅有密文的攻擊強度較高易受已知明文攻擊Vigenere密碼

例子p＝datasecurity,k=best首先將明文分解成長為4的序列：

datasecurity密文：＝EELT

TIUN

SMLR

威脅代替密碼的因素：頻率分析考慮最可能的字母及單詞重復結(jié)構(gòu)分析持久性、組織性、創(chuàng)造性和運氣明文已知且易于識別§3-3換位換位就是重新排列消息中的字母，以便打破密文的