2.传统密码学技术

重点

密码学发展每个阶段的特点

现代密码学的两次飞跃及里程碑事件

学习传统密码技术的意义

转轮密码成功的启示

重合指数法

01 密码学的发展历程

 大致分为三个阶段:

古典密码时期     传统密码

近代密码时期     传统密码

现代密码时期

     1.1 古典密码时期

起始时间:从古代到19世纪末,长达几千年

技术工具:手工

通信手段:信使

密码体制:纸、笔或者简单器械实现的代换置换,是一种艺术

典型密码:凯撒密码、维吉尼亚密码等

     1.2 近代时期密码

起始时间:从20世纪初到20世纪50年代,即一战及二战时期。

技术工具:机械设备

通信手段:电报

密码体制:手工或电动机械实现复杂的代换及置换,仍是一门艺术

典型密码:Vernam密码、转轮密码等。

     1.3 现代密码时期

起始时间:从20世纪50年代至今

技术工具:计算机

通信手段:无线通信、有线通信、计算机网络等。

密码体制:分组密码、徐磊密码以及公钥密码,有坚实的数学理论基础,成为一门科学。

典型密码:DES,AES,RC4,RSA,ECC,SHA等。

02 现代密码学的飞跃及重要事件

第一次飞跃:1949年Shannon发表《保密系统的通信理论》,为密码系统建立了理论基础,从此密码学成了一门科学,

第二次飞跃:1976年,Diffe和Hellman发表《密码学的新方向》,提出了一种新的密码设计思想,从而开创了公钥密码学的新纪元。

里程碑事件:

1976年,美国数据加密标准(DES)的公布使密码学的研究公开,密码学得到了迅速发展。

1978年,Rivest、Shamire和Adleman首先提出第一个实用的公钥密码体制RSA,使公约密码的研究进入了快速发展阶段。

03 传统密码技术(字符间的置换和代换)

     3.1 定义

传统密码体制是指那些比较简单的、大多数采用手工或机械操作对明文进行加密、对密文进行解密的密码(对称)体制,其安全性大多数与加密解密算法保密性密切相关。

     3.2 置换密码

又叫换位密码。根据一定的规则重新排列明文,以便打破明文的结构特性。特点是保持明文的所有字符不变,只是利用置换打乱了明文字符的位置和次序。

         常见的置换密码:

列置换密码:明文遵照密钥的规程按列换位并且按列读出序列得到密文

周期置换密码:将明文P按固定长度m分组,然后对每组按1,2,3,。。。。m的某个置换重排位置从而得到密文C。

     3.3 代换密码

代换:将明文中的一个字母由其他字母、数字或符号替代的一种方法。

代换密码:建立一个代换表,加密时将需要加密的明文依次通过查表,替换为相应的字符,明文字符被逐个替换后,生成物任何意义的字符串,即密文。这样的代换表,通常称为密钥。

分类:按照一个明文字母是否总是被一个固定的字符代换进行划分:

单表代换(凯撒):一个明文字母总是被一个固定的字符代换

多表代换(维吉利亚、转轮等):使用不同的字符代换

转轮密码的启示:

实用密码设备应必备四要素:

(1)安全

(2)性能

(3)成本

(4)方便

     3.4 体制分析

(1)单表代换---频率

(2)多表代换---重合指数

        密钥的长度

        交互重合指数的性质等同重合指数的性质

        原理:英语文本与随机文本的重合指数有很大的差别

        首先利用重合指数法分析出密钥的长度

        计算任两个密文子串的所有(26)可能的交互重合指数

        根据交互重合指数,确定两密钥字母的相对位移

        根据相对位移组,确定密钥。

(3)Hill密码---明文-密文对

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