【安全】第2讲--古典密码ppt课件

1、第二章 古典密码王 滨解放军信息工程大学电子技术学院二系2005年3月2日课程幻灯片电院24队联络方式:otto916sina:32874546:38532(O)Adr:1701上节课内容复习明文、密文、密钥概念加密、解密概念及函数的表示方法密码体制加、脱密密钥，加、脱密函数破译攻击方法穷举攻击中根据密钥量来推算攻击时间上节课补充内容密码算法的分类严密内容受限制的restricted)算法 算法的严密性基于坚持算法的 基于密钥key-based)的算法 算法的严密性基于对密钥的严密上节课补充内容密码算法的分类密钥对称密码算法symmetric cipher) 加密密钥和解密密钥一样，或本质上等

2、同，即从一个易于推出另一个，又称密钥算法或单密钥算法 非对称密钥算法asymmetric cipher) 加密密钥和解密密钥不一样，从一个很难推出另一个 又称公开密钥算法public-key cipher) 。 公开密钥算法用一个密钥进展加密, 而用另一个进展解密其中的加密密钥可以公开,又称公开密钥public key)，简称公钥。解密密钥必需严密,又称私人密钥private key)私钥，简称私钥上节课补充内容密码算法的分类明文处置方式分组密码block cipher) 将明文分成固定长度的组，用同一密钥和算法对每一块加密，输出也是固定长度的密文。 流密码stream cipher) 又称序

3、列密码。序列密码每次加密一位或一字节的明文。第二章 古典密码学习本章目的：1. 学习根本的密码编制原理;2.了解早期编制密码的根本方法;3. 为进一步学习现代密码的编制打下根底。根本编码技术的分类 (1) 替代密码 利用预先设计的替代规那么,对明文逐字符或逐字符组进展替代的密码. 分为单表替代和多表替代两种 (2) 移位密码 对各字符或字符组进展位置挪动的密码. (3) 加减密码 将明文逐字符或逐字符组与乱数相加或相减的密码.我们将重点引见替代密码 一、单表替代密码： 利用预先设计的固定替代规那么,对明文逐字符或逐字符组进展替代的密码. 字符组称为一个替代单位. 这里替代规那么又称为替代函数、

4、替代表或S盒。它的固定性是指这个替代规那么与密钥要素和被加密的明文字符的序号无关。 即一样的明文字符组产生一样的密文字符组. 例1: 汉字和符号的区位码(单表替代) 22112277例2 以十进值数为替代单位的替代函数那么明文晨五点总攻 先变换为区位码 1931 4669 2167 5560 1505 再被加密成密文 4624 1996 8497 0095 4050单表替代的缺陷:明文字符一样,那么密文字符也一样明文 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9密文 5 4 8 2 1 0 9 7 3 6即替代表为:加密变换: 例3 加法密码 选定常数 q 和 k. 明文空间=密文空间=脱密变换：

5、其中 读作 n 模q,它是n被q除后所得的余数. 如18 mod7 = 4 上述加法称为模q加.加密变换为： 特别地,假设取q =10 和 k=3,那么脱密变换为： 此时,明文:晨五点总攻 变换为区位码1931 4669 2167 5560 1505后就被加密成密文4264 7992 5490 8893 4838 缺陷: 密文差 = 明文差 例4: Caesar密码(凯撒密码) 这是一种对英文字母的典型逐字母加密的的加法密码,其密钥k=3。 英文字母被编码为该字母的序号 英文 A B C D X Y Z 数字 0 1 2 3 23 24 25加密变换为：脱密变换为： 例5:规范字头密码(又称密

6、钥字密码) 这是一种对英文字母的典型逐字母加密的密码,它利用一个密钥字来构造替代表。 如: 假设选择cipher作为密钥字,那么对应替代表为:明文 A B C D E F G H I J K L M N O P 密文 C I P H E R A B D F G J K L M N 例4：加密变换为: 二、多表替代密码 根据密钥的指示，来选择加密时运用的单表的方法，称为多表替代密码。但 k 不再是固定常数而是密钥。加密算法： 明 文： 晨 五 点 总 攻明文序列： 1931 4669 2167 5560 1505密钥序列： 4321 5378 4322 3109 1107密文序列： 5252 9

7、937 6489 8669 2602假设密钥序列是随机的,该密码就是绝对平安的.随机就是指序列的信号相互独立且等概分布.将对英文字母的加密变换改为： 当将明、密文空间均改为这个密码就是一个著名的古典密码体制：维几尼亚密码Vigenere密码体制假设明文序列为:密钥序列为：那么密文序列为:其中：这也是序列密码的普通加密方式将英文字母编码为它的序号(0起算)维几利亚密码的替代表为明文字母密钥字母密钥字母为d,明文字母为b时查表得密文字母为e将对英文字母的加密变换改为： 当将明、密文空间均设为假设明文序列为:密钥序列为：那么密文序列为:其中：该密码称为维福特密码Beaufort密码体制此时脱密变换与

8、加密变换完全一样，也是： 假设将明、密文空间均改为将加密变换改为：假设明文序列为：密钥序列为：那么密文序列为：其中：这是众所周知的完全严密的密码体制这个密码就是著名的Vernam密码体制 替代密码的平安性分析 1. 单表替代的优缺陷 优点: 明文字符的形状普通将面目全非 缺陷: (A) 明文的位置不变; (B) 明文字符一样,那么密文字符也一样; 从而导致: (I) 假设明文字符e被加密成密文字符a,那么明文中e的出现次数就是密文中字符a的出现次数; (II) 明文的跟随关系反映在密文之中. 因此,明文字符的统计规律就完全暴露在密文字符的统计规律之中.形状变但位置不变e：出现的频率约为0.12

9、7t，a，o，i，n，s，h，r：出现的频率约在0.06到0.09之间d，l：的出现频率约为0.04c，u，m，w，f，g，y，p，b ：的出现频率约在0.015到0.028之间v，k，j，x，q，z：出现的频率小于0.01例：UZQSOVUOHXMOPVGPOZPEVSGZWSZOPFPESXUDBMETSXAIZVUEPHZHMDZSHZOWSFPAPPDTSVPQUZWYMXUZUHSXEPYEPOPDZSZUFPOMBZWPFUPZHMDJUDTMOHMQ 替代密码的平安性分析 2. 多表替代的优缺陷 优点: 只需 (1) 多表设计合理,即每行中元互不一样,每列中元互不一样.(这样的表

10、称为拉丁方表) (2) 密钥序列是随机序列，即具有等概性和独立性。这个多表替代就是完全严密的。 等概性:各位置的字符取能够字符的概率一样； 独立性：在其它一切字符都知道时，也判别不出未知的字符取哪个的概率更大。 替代密码的平安性分析 2. 多表替代的优缺陷 密钥序列是随机序列意味着： 1密钥序列不能周期反复； 2密钥序列必需与明文序列等长； 3这些序列必需在通讯前分配终了； 4大量通讯时不适用； 5分配密钥和存储密钥时平安隐患大。 缺陷：周期较短时可以实现唯密文攻击。 处理方案：密钥序列有少量真随机的数按固定的算法生成，只需它很像随机序列即可。这种序列称为伪随机序列。 移 位 密 码 对明文字符或字符组的进展位置挪动的密码 例：设明文为： 解放军电子技术学院移位方式：S9=2,5,7,3,4,8,9,1,6即:第 i 个密文汉字就是第S i个明文汉字.那么密文为放子术军电学院解技移位也是现代密码中必用的一种编码技术 移位密码的平安性分析 1. 移位密码的优缺陷 优点: 明文字符的位置发生变化; 缺陷: (A) 明文字符的形状不变; 从而导致: (I) 密文字符e的出现频次也是明文字符e的出现次数; 有时