第3章 古典密码

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1、第3章古典密码学习要点•了解古典密码的基本概念•了解隐写术•了解代替及其实现方法•了解换位及其实现方法§3-1隐写术诗情画意传“密语”早妆未罢暗凝眉，迎户愁看紫燕飞，无力回天春已老，双栖画栋不如归。　水洗尘埃道未甞，甘于名利两相忘。　心怀六洞丹霞客，口诵三清紫府章。　十里采莲歌达旦，一轮明月桂飘香。　日高公子还相觅，见得山中好酒浆。•牛郎织女会佳期下弹琴又赋诗寺静惟闻钟鼓響停始觉星斗移多少黄冠归道观幾而作尽忘机几时得到桃源洞彼仙人下象棋l牛郎织女会佳期，月下弹琴又赋诗。寺静惟闻钟鼓響，音停始觉星斗移。多少黄冠归道观，见幾而作尽忘机。几时得到桃源洞，同彼仙人下象棋。王先

2、生：来信收悉，你的盛情真是难以报答。我已在昨天抵达广州。秋雨连绵，每天需备伞一把方能上街，苦矣。大约本月中旬我才能返回，届时再见。隐写术（信息隐藏）的另外一些例子•悠扬琴声奏响“进军号角”•显微镜里传递情报•魔术般的密写术•网络与数字幽灵•量子技术隐形传递信息隐写术的优点☆能够被某些人使用而不容易被发现他们间在进行秘密通信☆加密则很容易被发现谁与谁在进行秘密通信，这种发现本身可能具有某种意义或作用隐写术的缺点☆形式简单但构造费时，要求有大量的开销来隐藏相对较少的信息☆一旦该系统的构造方法被发现，就会变得完全没有价值☆隐写术一般无稳健性§3-2代替•就是明文中的字母由其

3、他字母、数字或符号所取代的一种方法•具体的代替方案称之为密钥。Caesar密码的特点•属于单字母简单替换密码•已知加密与解密算法：C=E(P)=(P+3)mod26P=D(C)=(C-3)mod26•明文语言集已知且易于识别•结构过于简单代替密码的实现方法分类•单表代替密码–使用密钥的单表代替加密–仿射加密•多表代替密码–Playfair密码–Hill密码–Vigenere密码使用密钥的单表代替加密•设密钥为：spectacular。•明文：　　ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ•对应的密文：spectaulrbdfghijkmnoqvwxyz•如果

4、明文为“China”，则对应的密文为：•elrhs单表代替密码的特点：•密钥量很小，不能抵抗穷尽搜索攻击•没有将明文字母出现的概率掩藏起来，很容易受到频率分析的攻击频率分析攻击频率分析攻击的一般方法：•第一步：对密文中出现的各个字母进行出现的频率统计•第二步：根据密文中出现的各个字母的频率，和英语字母标准频率进行对比分析，做出假设，推论加密所用的公式•第三步：证实上述假设或继续作其他假设Playfair密码•基于一个5×5字母矩阵•该矩阵使用一个关键词（密钥）来构造•构造方法：从左至右，从上至下依次填入关键词的字母（去除重复的字母），然后再以字母表顺序依次填入其他的字

5、母。字母I和J被算作一个字母加密方法：•P1、P2同行：•对应的C1和C2分别是紧靠P1、P2右端的字母。其中第一列被看作是最后一列的右方。（解密时反向）•P1、P2同列：•对应的C1和C2分别是紧靠P1、P2下方的字母。其中第一行看作是最后一行的下方。（解密时反向）•P1、P2不同行、不同列：•C1和C2是由P1和P2确定的矩形的其它两角的字母，并且C1和P1、C2和P2同行。（解密时处理方法相同）•P1＝P2：•则插入一个字母于重复字母之间，并用前述方法处理•若明文字母数为奇数时：•则在明文的末端添加某个事先约定的字母作为填充例子：•密钥是：PLAYFAIR　IS

6、　A　DIGRAM　CIPHER。•如果明文是：P＝playfaircipher•明文两个一组：playfaircipher•对应密文为:　LAYFPYRSMRAMCDPlayfair密码的特点：•有676种双字母组合，因此识别各种双字母组合要困难得多•各个字母组的频率要比单字母呈现出大得多的范围，使得频率分析困难得多•Playfair密码仍然使许多明文语言的结构保存完好，使得密码分析者能够利用Hill密码的特点：•Hill密码完全隐藏了单字母的频率•字母和数字的对应可以改成其它方案，使得更不容易攻击成功•能比较好地抵抗频率法的分析，对抗仅有密文的攻击强度较高•易受已

7、知明文攻击例子•p＝datasecurity,k=best•首先将明文分解成长为4的序列：datasecurity•密文：＝EELT　TIUN　SMLR威胁代替密码的因素：•频率分析•考虑最可能的字母及单词•重复结构分析•持久性、组织性、创造性和运气•明文已知且易于识别§3-3换位•换位就是重新排列消息中的字母，以便打破密文的结构特性•典型处理方法：将明文按行写在一张格纸上，然后再按列的方式读出结果•为了增加变换的复杂性，可以设定读出列的不同次序（即密钥）例子：•明文：cryptographyisanappliedscience•密钥：encry•密