重點

密碼學發展每個階段的特點

現代密碼學的兩次飛躍及里程碑事件

學習傳統密碼技術的意義

轉輪密碼成功的啟示

重合指數法

01 密碼學的發展歷程

?大致分為三個階段：

古典密碼時期 ? ? 傳統密碼

近代密碼時期 ? ? 傳統密碼

現代密碼時期

? ? ?1.1 古典密碼時期

起始時間：從古代到19世紀末，長達幾千年

技術工具：手工

通信手段：信使

密碼體制：紙、筆或者簡單器械實現的代換及置換，是一種藝術

典型密碼：凱撒密碼、維吉尼亞密碼等

? ? ?1.2 近代時期密碼

起始時間：從20世紀初到20世紀50年代，即一戰及二戰時期。

技術工具：機械設備

通信手段：電報

密碼體制：手工或電動機械實現復雜的代換及置換，仍是一門藝術

典型密碼：Vernam密碼、轉輪密碼等。

? ? ?1.3 現代密碼時期

起始時間：從20世紀50年代至今

技術工具：計算機

通信手段：無線通信、有線通信、計算機網絡等。

密碼體制：分組密碼、徐磊密碼以及公鑰密碼，有堅實的數學理論基礎，成為一門科學。

典型密碼：DES,AES,RC4，RSA,ECC,SHA等。

02 現代密碼學的飛躍及重要事件

第一次飛躍：1949年Shannon發表《保密系統的通信理論》，為密碼系統建立了理論基礎，從此密碼學成了一門科學，

第二次飛躍：1976年，Diffe和Hellman發表《密碼學的新方向》，提出了一種新的密碼設計思想，從而開創了公鑰密碼學的新紀元。

里程碑事件：

1976年，美國數據加密標準（DES）的公布使密碼學的研究公開，密碼學得到了迅速發展。

1978年，Rivest、Shamire和Adleman首先提出第一個實用的公鑰密碼體制RSA，使公約密碼的研究進入了快速發展階段。

03 傳統密碼技術（字符間的置換和代換）

? ? ?3.1 定義

傳統密碼體制是指那些比較簡單的、大多數采用手工或機械操作對明文進行加密、對密文進行解密的密碼（對稱）體制，其安全性大多數與加密解密算法保密性密切相關。

? ?? 3.2 置換密碼

又叫換位密碼。根據一定的規則重新排列明文，以便打破明文的結構特性。特點是保持明文的所有字符不變，只是利用置換打亂了明文字符的位置和次序。

? ? ? ? ?常見的置換密碼：

列置換密碼：明文遵照密鑰的規程按列換位并且按列讀出序列得到密文

周期置換密碼：將明文P按固定長度m分組，然后對每組按1,2,3，。。。。m的某個置換重排位置從而得到密文C。

? ? ?3.3 代換密碼

代換：將明文中的一個字母由其他字母、數字或符號替代的一種方法。

代換密碼：建立一個代換表，加密時將需要加密的明文依次通過查表，替換為相應的字符，明文字符被逐個替換后，生成物任何意義的字符串，即密文。這樣的代換表，通常稱為密鑰。

分類：按照一個明文字母是否總是被一個固定的字符代換進行劃分：

單表代換（凱撒）：一個明文字母總是被一個固定的字符代換

多表代換（維吉利亞、轉輪等）：使用不同的字符代換

轉輪密碼的啟示：

實用密碼設備應必備四要素：

（1）安全

（2）性能

（3）成本

（4）方便

? ? ?3.4 體制分析

（1）單表代換---頻率

（2）多表代換---重合指數

????????密鑰的長度

????????交互重合指數的性質等同重合指數的性質

????????原理：英語文本與隨機文本的重合指數有很大的差別

????????首先利用重合指數法分析出密鑰的長度

????????計算任兩個密文子串的所有(26)可能的交互重合指數

????????根據交互重合指數，確定兩密鑰字母的相對位移

????????根據相對位移組，確定密鑰。

（3）Hill密碼---明文-密文對