信息安全基础ppt课件.ppt

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1、3传统加密方法3.1换位法3.2简单代替密码3.3同音代替密码3.4多表代替密码3.5多字母组代替密码3.1换位法换位法按照一定的方法来重新排列字符，通常是借助于某种几何图表来实现。加密过程分为两个步骤：将明文按照一定的路径写入图表中；以某种路径从图表中取出字符构成密文。例如：双轨密码，钥控加密法，路径加密法明文写入图表密文取出图例：列换位密码设明文DATASECURITY写入一个3×4的矩阵：1234DATASECURITY若按照2－4－1－3的顺序将各列写出，则密文为:AEIAUYDSRTCT。1234周期换位密码以一定的周期来变换明文字符。例2:设d＝4

2、，f为i:1234f(i):2413则第1个明文字母在密文中被移到第3个位置，而第2个明文字母被移到第一个位置，依此类推。明文DATASECURITY被加密为M=DATASECURITYEk(M)=AADTEUSCIYRT换位密码的破译在换位密码中，密文中字母出现的频率与明文中字母出现的频率相同，所以密码员可以很容易地判别换位密码。这种密码可以通过移动字母顺序的方法来破译。还可以参考双字母和三字母组合的出现频率分布作成表，则破译就更容易。下图给出了在包含了67375个字母的一个文件中，各双字母组合的出现频率，可看出单词THE中的字母组合TH和HE都是出现频率最

3、高的字母组合。图3.1双字母组出现频率分布对于周期为d的换位密码，这d个字母共有d!种可能组合。假设所有的密钥出现的机会相等，则密钥的熵为H(K)=log2d!，确定性距离为u=H(K)/D=log2d!/D使用Sterling的对d!的估计法，确定性距离：dlog2(d/e)3.2u=0.3dlog2(d/e)令D=3.2位/字母，设d=27，则d/e10，log2(d/e)3.2，因此，u27，即破译周期为27的换位密码，只要知道27个字符的密文即可。3.2简单代替密码有四种代替密码：1.简单代替密码2.同音代替密码3.多表代替密码4.多字母代替密

4、码简单代替密码将明文字母表中的每个字母用密文字母表中相应的字母来代替。3.2.1简单代替密码的描述例3:设f从标准的英语字母表A={A，B，C，…，Z}映射到如下的密文字母表C：A：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZC：HARPSICODBEFGJKLMNQTUVWXYZ则明文INTELLIGENT被加密为：M=INTELLIGENTEk(M)=？3.2.1简单代替密码的描述例3:设f从标准的英语字母表A={A，B，C，…，Z}映射到如下的密文字母表C：A：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZC：HARPSICODBEFGJK

5、LMNQTUVWXYZ则明文INTELLIGENT被加密为：M=INTELLIGENTEk(M)=DJTSFFDCSJT3.2.1简单代替密码的描述恺撒密码：基于移位字母表（有时也称为直接标准字母表）的密码，将字母表的字母右移K个位置，并对字母表长度做模运算，形式为：f(a)=(a+k)modna：明文在字母表中位置n：字母表长度k：字母右移k个位置例如：令k=3，n=26，明文：M=Message，则密文为：Phvvdjh基于标准字母表乘法的密码：f(a)=a·kmodn，其中k和n为互素的。例如，令k=7，A为标准的英语字母表，则有A：ABCDEFGHIJ

6、KLMNOPQRSTUVWXYZC：AHOVCJQXELSZGNUBIPWDKRYFMTM=INTELLIGENTEk(M)=ENDCZZEQCND若k与n不互素，则有一些明文字母被加密成相同的密文字母，且不是所有的字母都会出现在密文字母表中如：当k＝13时，f(A)=f(C)=f(E)=f(Y)=A(0)f(B)=f(D)=f(F)=f(Z)=N(13)3.2.1简单代替密码的描述基于仿射变换的密码：f(a)=(ak1+k0)modn其中：k1和n是互素的。利用t阶多项式变换可以生成高阶的变换。f(a)=atkt+at-1kt-1+…+ak1+k0modn恺

7、撒密码是0阶多项式变换，而仿射变换是一阶多项式变换。有些代替密码使用非标准的密文字母表，如兽栏密码。3.2.2单字母频率分析简单代替密码可能很容易的通过使用单字母频率分析法的只有密文的攻击来破译。基于移位字母表的密码通常易于破译，因为每个密文字母与相应的明文字母的差为一个常数。基于仿射变换的密码：求解联立方程组已知t个对应的明文字母mi和密文字母ci(1it)，则可以通过求解联立方程组来确定系统k1和k0(m1k1+k0)modn=c1…(mtk1+k0)modn=ct例：明文：F(5),I(8)和L(11),对应的密文分别为：M(12),S(18)和Y(

8、24)。(5k1+k0)mod26=1