对称密码加密

对称密码学主要内容一、对称密码学

综述二、古典密码加密与破解三、数据加密算法（DataEncryptionStandard）四、高级加密标准（AdvancedEncryptionStandard）一.对称密码学综述对称密码学就是指对称密钥密码系统。从最早的凯撒密码到目前使用最多的DES密码算法，以及美国推出的下一代密码算法AES都属于对称密码系统。对称加密原理密钥加密系统：消息空间M（Message）密文空间C（Ciphertext）密钥空间K（Key）加密算法E（EncryptionAlgorithm）解密算法D（DecryptionAlgorithm）对称加密原理对称加密的模型EK1(M)=CDK2(C)=M对称加密中：K1=K2加密加密密钥K密文解密明文解密密钥K明文对称加密原理

可靠地使用对称加密需要做到以下两点：

1、我们需要一个强大的加密算法。该算法至少能够做到在对手知道加密算法并且获得了一个或多个密文的情况下，也不能解密密文或者算出密钥。

2、发送方和接收方必须采用安全的方式获得密钥的副本，并且必须保证密钥的安全。

对称加密的安全性取决于密钥的机密性而非算法的保密性。二.古典密码古代，密码是一门艺术如：隐形墨水书写格孔密写卡：信息藏于一句话中，解密为特定卡片老台门里有雕花牛腿，有四合院，还有一口古井，更具历史价值的是，台门还是明代抗倭军队的盐仓所在地，见证了辉煌的过去。四更盐仓见二.古典密码藏头诗2013年新闻：江苏抓获特大贩毒团伙95人毒贩接头写“藏头诗”马到成功，勾起回忆，接踵而至，吾心酸楚。二、古典密码点秋香我画蓝江水悠悠，爱晚亭上枫叶愁。秋月溶溶照佛寺，香烟袅袅绕经楼。

缺点1.冗余信息过多2.不适合加密大量信息3.可重用性差二.古典密码在计算机出现之前,密码学由基于字符的密码算法构成。不同的密码算法之间互相替代(Substitution)或相互置换(Transposition),好的密码算法是结合这两种方法,每次进行多次运算。现在的计算机密码算法要复杂的多,但基本原理没有变化。二.古典密码替代密码：明文的每一个字符被替换成密文的另一个字符，包括单表替代密码，多表替代密码和多字母替代密码。凯撒密码：单表替代密码，移位替代密码明文：abcdefghijklmnopqrstuvwxyz密文：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC加密:E(m)=(m+3)mod26解密:D(c)=(c-3)mod26凯撒密码破解：1.根据字母频率英文字母中单字母出现的频率2.穷举法移位替代的密钥空间有限，只有25个密钥，利用暴力攻击法很容易破解隐藏字母频率更大的密钥空间公元九世纪，阿拉伯密码破译专家，击破单表替换密码！多表替代密码多表替代密码是以一系列的（两个以上）替代表依次对明文消息的字母进行替代的加密方法。形式：其中的每个明文字母可以被密文中的不同字母来代替，而每个密文字母也可以表示多个明文优点：干扰字母出现频率，密钥空间足够大维吉尼亚密码

加密过程如下：（1）选择一个关键词（如MEC）。（2）将关键词重复地写在明文的上方，直至两者长度相等。（3）密文通过查询维吉尼亚表得到，其中关键词字母确定表的行，明文字母确定表的列。（4）行与列的交叉处得到对应密文。维吉尼亚替换表abcdefghijklmnopqrstuvwxyzaabcdefghijklmnopqrstuvwxyzbbcdefghijklmnopqrstuvwxyzaccdefghijklmnopqrstuvwxyzabddefghijklmnopqrstuvwxyzabceefghijklmnopqrstuvwxyzabcdffghijklmnopqrstuvwxyzabcdegghijklmnopqrstuvwxyzabcdefhhijklmnopqrstuvwxyzabcdefg。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。vvwxyzabcdefghijklmnopqrstuwwxyzabcdefghijklmnopqrstuvxxyzabcdefghijklmnopqrstuvwyyzabcdefghijklmnopqrstuvwxzzabcdefghijklmnopqrstuvwxy例子：用关键词MEC进行消息加密关键词MECMECMECM明文WENEEDMORE密文IIPQIFYSTQ维吉尼亚密码破解密钥RUNRUNRUNRUNRUNRUNRUN明文Tobeornottobethatisth密文KIOVIEEIGKIOVNURNVJNU96密钥长度倍数！密钥长度为3维吉尼亚密码破解密文中重复字符串之间的距离反应了密钥的长度破解过程：（1）找出密文中重复字符串之间的字符数。（2）计算重复字符串之间的字符数。（3）找出步骤2中得到的数的因子。（4）该因子很有可能为密钥长度。维吉尼亚密码破解得到密钥长度后，将密钥用同一个字符替换得到的密文字符集合到一起，这些密文字符的集合就相当于一个单表加密所得到密文。这样就可以用前面的频率分析法进行密码破解了。例子中，r字符对应密文：kvekvrj….korv=e!置换密码置换密码是采用换位法进行加密的。它把明文中的字母重新排列，本身不变，但位置变了，置换密码是靠重新安排字母的次序，而不是隐藏他们。常见的置换密码主要有倒置法、列换位法、矩阵换位法。置换密码倒置法（1）完全倒置法把明文中的字母按顺序倒过来写，然后以固定长度的字母组发送或记录。 明文：computersystems 密文：smetsysretupmoc（2）分组倒置法把明文中的字母按固定长度分组后，每组字母串倒过来写。 明文：computersystems分组：computersystems 密文：pmocretutsyssme置换密码列换位法将明文字符分割成为若干个（例如5个）一行的分组，并按一组后面跟着另一组的形式排好，形式如下：

c1c2c3c4c5 c6c7c8c9c10……

最后，不全的组可以用不常使用的字符或a,b,c…填满密文是取各列来产生的：c1c6…c2c7…c3c8….c4c9….c5c10….置换密码例：明文：WHATYOUCANLEARNFROMTHISBOOK取密钥为5，

进行排列：

WHATYOUCANFROMT