常用加密算法介绍

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1、5.3常用加密算法介绍 5.3.1 古典密码算法　　古典密码大都比较简单，这些加密方法是根据字母的统计特性和语言学知识加密的，在可用计算机进行密码分析的今天，很容易被破译。虽然现在很少采用，但研究这些密码算法的原理，对于理解、构造和分析现代密码是十分有益的。表5-1给出了英文字母在书报中出现的频率统计。表5-1英文字母在书报中出现的频率字母ABCDEFGHIJKLM频率13.059.028.217.817.286.776.646.645.584.113.602.932.88　字母NOPQRSTUVWXYZ频率2.772.622.151.511.49

2、1.391.281.000.420.300.230.140.09　　古典密码算法主要有代码加密、替换加密、变位加密、一次性密码簿加密等几种算法。　　1．代码加密　　代码加密是一种比较简单的加密方法，它使用通信双方预先设定的一组有确切含义的如日常词汇、专有名词、特殊用语等的代码来发送消息，一般只能用于传送一组预先约定的消息。　　密文：飞机已烧熟。　　明文：房子已经过安全检查。　　代码加密的优点是简单好用，但多次使用后容易丧失安全性。　　2．替换加密　　将明文字母表M中的每个字母替换成密文字母表C中的字母。这一类密码包括移位密码、替换密码、仿射密码、乘

3、数密码、多项式代替密码、密钥短语密码等。这种方法可以用来传送任何信息，但安全性不及代码加密。因为每一种语言都有其特定的统计规律，如英文字母中各字母出现的频度相对基本固定，根据这些规律可以很容易地对替换加密进行破解。以下是几种常用的替换加密算法。　　1）移位密码是最简单的一类代替密码，将字母表的字母右移k个位置，并对字母表长度作模运算，其形式为：ek(m)=(k+m)=cmodq，解密变换为：dk(c)=(m-k)=mmodq。凯撒(Caesar)密码是对英文26个字母进行移位代替的密码，其q=26。这种密码之所以称为凯撒密码，是因为凯撒使用过k=3

4、的这种密码。　　2）乘数密码也是一种替换密码，它将每个字母乘以一个密钥k，ek(m)=kmmodq，其中k和q是互素的，这样字母表中的字母会产生一个复杂的剩余集合，若是和q不互素，则会有一些明文字母被加密成相同的密文字母，而且不是所有的字母都会出现在密文字母表中。异或运算（XOR）也常用于替换加密，加密：c=mXORk，解密：m=cXORk。　　3）多名或同音替换。每个字母可加密或替换成多个密文字母，这种方法是一种一对多的映射关系，可以挫败一般的频度分析攻击。　　3．变位加密　　变位加密不隐藏明文的字符，即明文的字母保持相同，但其顺序被打乱重新排列

5、成另一种不同的格式，由于密文字符与明文字符相同，密文中字母的出现频率与明文中字母的出现频率相同，密码分析者可以很容易地由此进行判别。虽然许多现代密码也使用换位，但由于它对存储要求很大，有时还要求消息为某个特定的长度，因而比较少用。以下介绍几种常见的变位加密算法。　　1）简单变位加密。预先约定好一组数字表示密钥，将文字依次写在密钥下，再按数字次序重新组织文字实现加密，也有人喜欢将明文逆序输出作为密文。例如　　　　密钥：524163  (密文排列次序)　　　　明文：信息安全技术　　　　密文：技息全信术安　　2）列变位法。将明文字符分割成个数固定的分组（

6、如5个一组，5即为密钥！），按一组一行的次序整齐排列，最后不足一组用任意字符填充，完成后按列读取即成密文。如明文是：InformationSecurityTechnology，则分组排列为：　　　　Infor　　　　matio　　　　nSecu　　　　rityT　　　　echno　　　　logy则密文是：ImnrelnaSicoftethgoicynyrouTo,这里的密钥是数字5。解密过程则是按列排列密文，再按行读取即可。　　3）矩阵变位加密。将明文中的字母按给定的顺序安排在一个矩阵中，然后用另一种顺序选出矩阵的字母来产生密文。一般为按列变换次序

7、，如原列次序为1234，现为2413。如将明文NetworkSecurity按行排列在3×6矩阵中，如下所示：　　　　123456　　　　Networ　　　　k  Secu　　　　rity   给定一个置换：，根据给定的次序，按5、2、6、4、1、3的列序重新排列，得到：　　　　526413　　　　oerwNt　　　　c  uekS　　　  i  yrt所以，密文为：oerwNtcuekSiyrt。解密过程正好相反，按序排列密文后，通过列置换再按行读取数据即可。　　4．一次性密码簿加密　　一次性密码簿加密具有代码加密的可靠性，又保持了替换加密的灵活

8、性，密码簿每一页都是不同的代码表，可用一页上的代码来加密一些词，用后销毁，再用另一页加密另一些词，直到全部的明文完成加密，