第2講古典密碼學(xué)

1、密碼學(xué)密碼學(xué)武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院 信息安全專業(yè)信息安全專業(yè)Cryptography主講老師：朱子奇主講老師：朱子奇武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院第二講第二講古典密碼學(xué)古典密碼學(xué)目目 錄錄幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制1古典密碼的密碼分析方法古典密碼的密碼分析方法2武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制 移位密碼移位密碼 代換代換密碼密碼 仿射仿射密碼密碼 維吉尼亞維吉尼亞密碼密碼 希爾希爾密碼密碼 置換密碼置換密碼武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計

2、算機學(xué)院計算機學(xué)院幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v移位密碼移位密碼武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院A B C D E FG H IJK LM N O P Q R S T U V W X Y Z012345678910111213141516171819202122232425A B C D E FG H IJK LM N O P Q R S T U V W X Y Z678910111213141516171819202122232425012345k=6幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院幾種簡單的古典密碼體

3、制幾種簡單的古典密碼體制v小練習(xí)小練習(xí)武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院A B C D E FG H IJK LM N O P Q R S T U V W X Y Z012345678910111213141516171819202122232425k=13碼本碼本密文：Bhe yvirf ner oevrs, gungf jul vgf vzcbegnag gb fbnepu sbe zrnavat.明文：Our lives are brief, thats why its important to search for meaning.-Desperate Housewives

4、幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v代換密碼代換密碼武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院A B C D E FG H IJK LM N O P Q R S T U V W X Y Zxnyahpogzq w btsflrcv m uekjdi加密置換表加密置換表A B C D E FG H IJK LM N O P Q R S T U V W X Y Zdlryvohezx w ptbgfjqn m uskaci解密置換表解密置換表代換密碼的可能置換有代換密碼的可能置換有26！種。！

5、種。移位密碼是代換密碼的一種特殊形式。移位密碼是代換密碼的一種特殊形式。幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院仿射變換：在幾何上定義為兩個向量空間之間的一個仿射變換由一個線性變換接上一個平移組成。幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計

6、算機學(xué)院計算機學(xué)院v小練習(xí)：對于一個仿射密碼，假設(shè)密鑰K K=(11,5)，請描述加密hot加密和解密的過程。武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院v小練習(xí)：對于一個仿射密碼，假設(shè)密鑰K K=(11,5)，請描述加密hot加密和解密的過程。武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院A B C D E FG H IJK LM N O P Q R S T U V W X Y Z012345678910111213141516171819202122232425v小練習(xí)：對于一個仿射密碼，假設(shè)密鑰K K=(11,5)，請描述加密hot加密和解密的過程。武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院

7、計算機學(xué)院A B C D E FG H IJK LM N O P Q R S T U V W X Y Z012345678910111213141516171819202122232425幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院A B C D E FG H IJK LM N O P Q R S T U V W X Y Z012345678910111213141516171819202122232425幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制武漢科

8、技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院Liberty consists in doing what one desires.LIB E R T Y C O N S IS T S IN D O IN G .11814171924214131881819188133148136.28157417281574172815741728157.131616112110010320222520171517201616213.N Q Q LV K A K D U W Z U B H PR U Q Q C N .在之前介紹的密碼算法中，一旦秘鑰被選定，則每個字母對應(yīng)的數(shù)字都被加密變換在之前介紹的密碼算法中，

9、一旦秘鑰被選定，則每個字母對應(yīng)的數(shù)字都被加密變換成對應(yīng)的成對應(yīng)的唯一唯一數(shù)字。這類密碼體制被稱之為數(shù)字。這類密碼體制被稱之為單表代換密碼單表代換密碼。維吉尼亞密碼中，一個字母可以被映射成維吉尼亞密碼中，一個字母可以被映射成m個字母中的一個，這一類密碼體質(zhì)被稱個字母中的一個，這一類密碼體質(zhì)被稱之為之為多表代換密碼多表代換密碼。幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)

10、院希爾密碼也是一種多表代換密碼希爾密碼也是一種多表代換密碼幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v置換密碼置換密碼一個小例子武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院12345678352748161234567873152846幾種簡單的古典密碼體制幾種簡單的古典密碼體制v置換密碼置換密碼置換密碼是希爾密碼的一種特殊形式。置換密碼和代換密碼的差別：代換密碼：明文字母被不同的密文字母所代替。置換密碼：明

11、文和密文的所有字母不變，只是打亂了順序。武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院古典密碼的密碼分析古典密碼的密碼分析方法方法v考慮如下情況的密碼分析情況：考慮如下情況的密碼分析情況： 唯密文攻擊；唯密文攻擊； 明文串是不包括標(biāo)點符號以及空格普通英文文本；明文串是不包括標(biāo)點符號以及空格普通英文文本；根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計分析，不同英文字母在英語中的出現(xiàn)概率是由根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計分析，不同英文字母在英語中的出現(xiàn)概率是由差別的，具體為：差別的，具體為：武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院字母字母概率概率字母字母概率概率字母字母概率概率字母字母概率概率字母字母概率概率A0.082G0.020M0.02

12、4S0.063Y0.020B0.015H0.061N0.067T0.091Z0.001C0.028I0.070O0.075U0.028D0.043J0.002P0.019V0.010E0.127K0.008Q0.001W0.023F0.022L0.040R0.060X0.001古典密碼的密碼分析方法古典密碼的密碼分析方法基于上述字母分布的先驗知識，可以對一些古典密基于上述字母分布的先驗知識，可以對一些古典密碼進(jìn)行分析。碼進(jìn)行分析。以仿射密碼為例，假設(shè)我們獲取了一段長度為以仿射密碼為例，假設(shè)我們獲取了一段長度為57的密文：的密文：FMXVEDKAPHFERBNDKRXRSREFMORUDSDKD

13、VSHVUFEDKAPRKDLYEVLRHHRH武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院古典密碼的密碼分析方法古典密碼的密碼分析方法密文的字母出現(xiàn)頻次密文的字母出現(xiàn)頻次武漢科技大學(xué)武漢科技大學(xué) 計算機學(xué)院計算機學(xué)院字母字母頻數(shù)頻數(shù)字母字母頻數(shù)頻數(shù)字母字母頻數(shù)頻數(shù)字母字母頻數(shù)頻數(shù)字母字母頻數(shù)頻數(shù)A2G0M2S3Y1B1H5N1T0Z0C0I0O1U2D7J0P2V4E5K5Q0W0F4L2R8X2首先我們猜測，首先我們猜測，R和和D可能對應(yīng)的是字母可能對應(yīng)的是字母e和和t。根據(jù)仿射密碼。根據(jù)仿射密碼的定義的定義我們再猜：我們再猜：R-e，E-t，計算得到，計算得到a=13，這不是合理秘鑰，這不是合理秘鑰我們再猜：我們再猜：R-e，H-t，計算得到，計算得到a=8，這不是合理秘這不是合理秘鑰鑰我們再猜：我們再猜：R-e，K-t，計算得到，計算得到a=3，這是，這是合理秘合理秘鑰鑰接下來，我們驗證接下來，我們驗證a=3,b=5能否得到有意義的英文字符串，能否得到有意義的英文字符串，那么解密得到：那么解密得到：algorithmsarequitegeneraldefinetionsofarithmeticprocesses古