[工学]第3章应用密码学-古典密码的统计分析

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密码学-古典密码

每组中的两个字母H不ill 同体。制
P 中同行, 为紧靠各自右端的字母 P 中同列, 为紧靠各自下方的字母
密文非同行同列, 为确定矩阵的对角字母
2. Vigenere体制
设明文m = m1m2…mn，k = k1k2…kn，则密文 c = Ek(m) = c1c2…cn，
其中ci = (mi + ki) mod 26, i = 1, 2, …, n。当密钥的长度比明文短时，密钥可以周期性地
4. Vernam体制
Vernam密码在加密前首先将明文编码为(0, 1)字符串。
设明文m = m1m2…mn，k = k1k2…kn，其中mi , ki∈GF(2) ，则密文c = c1c2…cn ，其中
ci = mi⊕ki , i ≥1。
在用Vernam密码对明文加密时，如果对不同的明文使用不同的密钥，则这时Vernam密码为“一次一密”（onetime pad）密码，在理论上是不可破译的。如果存在不同的明文使用相同的密钥，则这时Vernam密码就比较容易被破译。
例2.5（P16）
2.3.2 多表古典密码的统计分析
在多表古典密码的分析中，首先要确定密钥字的长度, 也就是要首先确定所使用的加密表的个数，然后再分析确定具体的密钥。
确定密钥字长的常用方法有：
设设设
对任意
对任意
密文
对任意
密其密文中文其的中乘的法加都法是都模是q 模乘q法加. 法显.然显, 然简,单简乘单法
密加码法的密密码钥的量密为钥量为
其中的加法和乘法都是模q 加法和乘法.
显然, 简单仿射密码的密钥量为
2. 2 几种典型的古典密码体制
几种典型的单表古典密码体制

第3章_古典密码体制续-密码分析

如前面的猜测，假设 dK (Z ) e, dK (W ) d ，回过头再看看密文并注意到 ZRW 和 RZW 出现在密文的开始部分，RW 后面也出现过。因为 R 在密文中频繁的出现，而 nd 是一个常见的两字母组，所以我们可以视 dK (R) n 作为可能的情况。
这样，就有如下的形式：
➢ 另外，考虑两字母组或三字母组组成的固定序列也是很有用的。
➢ 30 个最常见的两字母组（出现次数递减）： TH,HE,IN,ER,AN,RE,DE,ON,ES,ST,EN,AT,TO,NT,H A,ND,OU,EA,NG,AS,OR,TI,IS,ET,IT,AR,TE,SE,HI 和 OF。
-ed-a---nh---ha---a-e----ed-----a-d--he--n XZWGCHSMRNMDHNCMFQCHZJMXJZWIEJYUCFWDJNZDIR
现在考虑出现次数较高的密文字母 M，由前面分析，密文段 RNM 解密成 nh-，这说明 h-是一个词的开头，所以 M 很可能是一个元音，因为已经使用了 a 和 e，所以猜测 dK (M ) i 或 o，因为 ai 是一个比 ao 出现次数更高的明文组，所以首先猜得 dK (M ) i，这样有：
------end---------e----ned---e-----------YIFQFMZRWQFYVECFMDZPCVMRZWNMDZVEJBTXCDDUMJ
--------e----e---------n--d---en----e----e NDIFEFMDZCDMQZKCEYFCJMYRNCWJCSZREXCHZUNMXZ
➢ 首先考虑最弱类型的攻击，即唯密文攻击。
➢ 假设明文串是不包括标点符号及空格的普通英文文本。

第3章古典密码学

表2.3 密钥为cipher的维吉尼亚密码加密过程
密文为：cxtsmvfkgftkqanzxvo。解密使用相同的密钥，但用模26的减法代替模26加法，这里不再赘述。
17
多表代换密码
3．一次一密密码（One Time Pad）若替代码的密钥是一个随机且不重复的字符序列，这种密码则称为一次一密密码，因为它的密钥只使用一次。该密码体制是美国电话电报公司的Gilbert Vernam在 1917年为电报通信设计的一种密码，所以又称为Vernam 密码。后来被陆军情报军官Joseph Mauborgne改进。 Vernam密码在对明文加密前首先将明文编码为（0，1）序列，然后再进行加密变换。设m=(m1 m2 m3 … mn)为明文,k=(k1 k2 k3 … kn )为密钥,其中mi,ki ∈(0,1), i≥1, 则加密和解密变换为，这里为模2加法（或异或运算）： c=(c1 c2 c3 … cn) , 其中ci ＝ mi ki , i≥1
• 将Caesar密码一般化，取任意的整数k作为密钥:
加密变换: c=E(k,p)=(p + k) (mod 26) 解密变换: p=D(k,c)=(c – k) (mod 26)
9
一般单表； • 一般单表替代密码的原理是以26个英文字母集合上的一个置换π为密钥构造代换表，对明文消息中的每个字母依次进行变换。 • 例：设置换π的对应关系如下： abcdefghi jklmnopqrstuvwxyz qwertyuiopasdf ghjklzx cvbnm 试用单表替代密码以π为密钥对明文消息message 加密，然后写出逆置换，并对密文解密。解：密文消息为： π(m)π(e)π(s)π(s)π(a)π(g)π(e)=dtllqut

应用密码学第3章-古典密码

移位密码（Shift Cipher）
ABCD E F GH I J K LMNOPQR S T U VWX Y Z D E F GH I J K L MNOPQR S T U VWX Y Z A B C
凯撒密码的特点
移位密码体制
• 加密： ek (x) x k(mod 26) y C
Plaintext alphabet A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z Ciphertext alphabet 1 T M K G O Y D S I P E L U A V C R J W X Z N H B Q F Ciphertext alphabet 2 D C B A H G F E M L K J I Z Y X W V U T S R Q P O N
01234567891111111111222222 0123456789012345
解密
17 19 236
2 C

0

19
19

7

H
ห้องสมุดไป่ตู้

15 7 19 86 mod26 8 I
破解替换密码（续）
• 密文中的其他二元文法
–IX => *T, I 对应的是 A 或 I. 因为我们前面已经知道谁对应的A，那么I = I.
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他字母、数字或符号所取代的一种方法

应用密码学习题答案3

《应用密码学》习题和思考题答案第3章古典密码3－1 举例说明什么是隐写术。

答：隐写术就是隐藏消息的存在，这种方法通常在一段看来无伤大雅的文字中嵌入排列一些词汇或字母隐含地表达真正的意思。

例子略。

3－2 区别隐写术与密码编码学。

答：密码编码学是通过各种文本转换的方法使得消息为外部不可理解。

隐写术则是隐藏消息的存在，它本质上不是一种编码加密技术，这种方法通常在一段看来无伤大雅的文字中嵌入排列一些词汇或字母隐含地表达真正的意思。

隐写术的优点在于能够被某些人使用而不容易发现他们间在进行秘密通信。

而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。

隐写术与加密技术相比有一些缺点：（1）它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。

（2）一旦该系统的构造方法被发现，就会变得完全没有价值。

（3）隐写术一般无稳健性，如数据改动后隐藏的信息不能被恢复。

3－3 区别代替与换位。

答：代替就是将明文字符用另一个字符取代，代替密码操作的目的是制造混乱，使得确定消息和密钥是怎样转换成密文的尝试变得困难。

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。

即它交换的不再是字符本身，而是字符被书写的位置。

3－4 频率分析的基本处理方法是什么？答：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统计，找出它们各自出现的频率。

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（如果不正确，继续作其他假设）。

3－5 使用穷举搜索法，破译如下利用代替密码加密的密文：BEEAKFYDJXUQYHYJIQRYHTYJIQFBQDUYJIIKFUHCQD解：因此，本题的解密结果应为：Look up in the air,it’s a bird, it’s a plane, it’s superman。

提示：表中最左边一列的数字表示代替变换时字母的后移位数。

02 古典密码及分析

已知明文攻击，known plaintext

选择明文攻击，chosen plaintext

选择密文攻击，chosen ciphertext

选择文本攻击，chosen text

西安电子科技大学计算机学院
7
基于密码分析的攻击
Cryptanalytic Attacks
An algorithm that meets one or both of the following criteria:
An encryption scheme is said to be computationally secure if either of the foregoing two criteria are met.
unconditionally secure
8
西安电子科技大学计算机学院
穷举攻击
Key Size (bits)

西安电子科技大学计算机学院
15
对称密码模型
（Symmetric Cipher Model）
西安电子科技大学计算机学院
16
西安电子科技大学计算机学院
17

对称密码安全的两个必备条件:

加密算法必须是足够强的 a strong encryption algorithm 惟有发送者和接收者知道的秘密密钥 a secret key known only to sender / receiver C = EK(P) P = DK(C)
10
密码学的发展历史

第1阶段：1949年以前

1949年以前的密码技术可以说是一种艺术，而不是一种科学，那时的密码专家是凭直觉和信念来进行密码设计和分析的，而不是靠推理证明。

古典密码学ppt课件

可用的信息多码加密的基础依旧是关键词加密关键词在明文上重复书写，导致有可能一个字母对应多个替换
古典多码加密法：Vigenere密码的分析
关键词在明文上重复书写密钥的重复部分与明文中的重复部分的关联，在密文中也产生一个重复部分
推测关键词的长度：为了使关键词本身与重复的明文对齐，重复明文之间的间距是关键词长度的整数倍找到密文中重复的字符部分，并计算它们之间的“距离”(字符数)；计算所有“距离”的因子；最大公约数很可能就是关键词的长度。
暗示三
所有数字都是由1-5以内的数字组成——暗合棋盘密
古典密码编码学之外：最牛游戏玩家
密码学破译隐藏任务
信息理论意义上的安全性是无条件的并且能够抵抗任何方法的密码分析！！
古典密码编码学之外：使用和安全性
古典密码安全使用的条件
#K ≥ #M； k∈UZn，且每次加密只使用一次——对加密少量数据是实用的，例如依
次随机数、会话密钥等。
古典密码编码学之外：最牛游戏玩家
密码学破译隐藏任务
游戏《大航海时代Online》
古典多码加密法：Vigenere密码
Vigenere密码是基于关键词的加密系统。 Vigenere密码不同于单码关键词加密，它将关键词写在明文的上面，
并不断重复书写，这样每个明文字母都与一个关键词的字母关联。例一：关键词为“hold”，那么关键词-明文的关联如下
hol dhol dhol dhol dho t hi s i s t hepl ai nt e xt
古典多码加密法：Vigenere密码
Vigenere表
明文
密文
古典多码加密法：Vigenere密码
加密过程：给定一个密钥字母k和一个明文字母p，密文字母就是位于k所在的行与p所在的列的交叉点上的那个字母。

第4讲数据加密技术(古典密码)

字 X XYZAB C D EF G H I J K LM N O PQ R STUVW 母 Y YZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWX Z ZAB CD EFG H I J KLM N O PQR STUVWXY
一、古典密码一、古典密码
Vigenre密码的代替规则是用明文字母在Vigenre 密码的代替规则是用明文字母明文字母在方阵中的列和密钥字母方阵中的列和密钥字母在Vigenre方阵中的行的交密钥字母在
一、古典密码一、古典密码
⑵、多表代替密码
• 单表代替密码的安全性不高，一个原因是单表代替密码的安全性不高，
一个明文字母只由一个密文字母代替。一个明文字母只由一个密文字母代替。
• 构造多个密文字母表，构造多个密文字母表， • 在密钥的控制下用相应密文字母表中的一个字
母来代替明文字母表中的一个字母。一个明文母来代替明文字母表中的一个字母。字母有多种代替。字母有多种代替。
一、古典密码一、古典密码
⑴单表代替密码 ①、加法密码 • A和B是有 n个字母的字母表。个字母的字母表。 • 定义一个由A到B的映射：f:A→B 定义一个由A 的映射：
f(ai )= bi=aj j=i+ j=i+k mod n • 加法密码是用明文字母在字母表中后面第 k 个字母来代替。个字母来代替。 • K=3 时是著名的凯撒密码。时是著名的凯撒密码。
一、古典密码一、古典密码
扩散：扩散：将每一位明文和密钥的影响扩大到尽可能多的密文位中。扩大到尽可能多的密文位中。
“扩散”是一种将明文冗余度分散到密文中的方法，即将单个明文或密钥位的影响尽可能扩大到更多的密文中去，不仅将统计关系隐藏起来，也使密码分析者寻求明文冗余矿度增加了难度。最简单的“扩散”方法是“置换（Permutation）”法。

古典密码和流密码的原理及应用

古典密码和流密码的原理及应用1. 引言1.1 古典密码和流密码的定义古典密码是一种利用固定的密码算法对明文进行加密的加密方式，其加密和解密过程都是通过固定的规则来进行的。

古典密码通常采用替换或移位等简单的算法进行加密操作，如凯撒密码、栅栏密码等。

流密码是一种利用流加密算法对明文进行加密的加密方式，其加密过程是通过不断变化的密钥流和明文进行异或运算来实现的。

流密码不像古典密码那样只进行一次加密操作，而是通过不断更新密钥流来生成大量密文。

古典密码和流密码在密码学领域有着重要的应用价值。

古典密码作为密码学的起源，为人们提供了了解密码学基础原理的重要途径，同时也为密码算法的发展奠定了基础。

流密码则在现代通信领域有着广泛应用，如在无线通信、网络安全等方面都有着不可或缺的作用。

古典密码和流密码的定义和应用价值对于理解密码学的基本概念和实际应用具有重要意义。

1.2 古典密码和流密码的应用价值古典密码和流密码在当今信息安全领域发挥着重要作用，它们的应用价值不可忽视。

古典密码通过对明文进行加密处理，保护了信息的机密性。

它们被广泛应用于军事、政府机构以及商业组织中，用于保护机密通信和数据。

古典密码的应用还涉及个人隐私保护、电子支付安全等方面，为社会的稳定和发展提供了有力支持。

古典密码和流密码的应用价值不仅体现在保护信息安全和维护隐私方面，还有助于促进信息技术的发展和推动数字化社会的进步。

随着信息安全需求的不断增加和密码学技术的不断发展，古典密码和流密码将在未来的社会中发挥更加重要的作用。

2. 正文2.1 古典密码的原理古典密码是一种利用简单的替换或移位规则来加密信息的传统密码体制。

其原理是根据特定的规则将明文转换为密文，以达到保障信息安全的目的。

古典密码的加密过程通常涉及到替换、移位、排列等操作，而解密过程则是反向的操作，将密文转换为明文。

古典密码主要有几种经典的类型，包括凯撒密码、恺撒密码、栅栏密码等。

这些密码各有特点，但都是基于简单的规则进行加密，容易被破解。

《应用密码学》第二讲古典密码课件

密文： DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC
古典密码（基于字符）的编码方法：代替（代换）、置换
2020/2/1
一、古典密码
1、代替密码：明文中每一个字符被替换成密文中的另外一个字符。接收者对密文进行逆替换就恢复出明文来。在古典密码学中，有四种类型的代替密码： ①简单代替密码 ②多名码代替密码 ③多字母代替密码 ④多表代替密码
另外，编制古典密码的基本方法对于编制近代密码仍然有效。例1：斯巴达人用于加解密的一种军事设备：
情报发送者把一条羊皮螺旋形地缠在一个锥形棒上思想：置换
2020/2/1
一、古典密码学
例2：凯撒密码：公元前50年明文：System models 密文：Vbvwhp prghov 思想：代替
明文： ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
M=INTELLIGENT Ek(M)= DJTSFFDCSJT 思考：解密怎么做？
2020/2/1
一、古典密码学
②加法密码（移位密码） ● M和C是有26个字母的字母表。
K={0,1,2…25}
●定义一个由M到C的映射：Ek:M →C Ek(mi) = (mi+k) mod 26 Dk(ci) =(ci-k) mod 26
cmodn
2020/2/1
剩余类和剩余系
由于同余关系是等价关系, 因此对于给定的任一正整数 n, 利用模n同余这个关系, 可将整数集划分成n个等价类, 由于它是一些整数除n后的余数形成的, 所以称它是剩余类或同余类.
定义：设n是一给定的正整数, 若 [r]n := {i}{ ir(mod n) iZ, 0≤r≤n-1}
Ek(mi)=(ami+b) mod 26 Dk(ci)=a-1(ci-b) mod 26

古典密码中的基本加密运算、体制单表和统计分析

其中的加法都是模
q 加法 .显然，简单加法密码的
密钥量为
q .
n
解密变换是什么
2. 简单乘法密码
2. 简单乘法密码
设 X
n
Yn Zn, q
K {( k 1 , k 2 , , k n | k i z * ,1 i n } . 对任意 q
m ( m 1 , m 2 , , m n ) X n , k ( k 1 , k 2 , , k n ) K , 密文
解密变换为:
c E k ( m ) km mod q
m k 1 c mod q
显然，乘法密码的密钥量为 ( q ).
k
1
是 k 的 mod q 乘法逆，即 k 1 k 1 mod q , 求逆算法见
5.2.4.
3. 仿射密码
3. 仿射密码
设 X Y Z q , K {( k 1 , k 2 ) | k 1 z q , k 2 z * }. q
其中的加法和乘法都是
模 q 的 .显然，它的密钥量为
q （ q ）.
n
n
4. 简单置换密码
4. 简单置换密码
设 X
n
Y n Z n , K {( k 1 , k 2 , , k n ) | k i 是 Z q 上的置换， 1 i n }. q
对任意的 m ( m 1 , m 2 , , m n ) X n , k ( k 1 , k 2 , k n ) K , 密文
设 X
n
Y n m 2 , , m n ) X n ,
k ( k 1 , k 2 , , k n ) K , 密文

密码学概述与古典密码详解演示文稿

……
y=24, 7*24+21(mod26)=7, yh
security对应的密文：rxjfkzyh
21/02242//210/224
42
第42页，共60页。
eg：仿射加密。设(a,b)=(7,21)，对明文‘security’ 加密。对‘vlxijh’解密。
m a1(c b) mod 26
7-1mod26=? 7*15mod26=1 v=21, 15(21-21)mod26=0, va l=11, 15(11-21)mod26=6, lg
aKttSe
如何解密？？？？
21/02242//210/242
33
第33页，共60页。
三、单表代换密码
就是明文中的字母由其他字母、数字或符号所取代的一种方法。
算法：建立一个代换表，加密时将明文字符通过代换表代换为相应的密钥文字。
具体的代替表称之为密钥。
21/02242//210/224
34
第34页，共60页。
21/02242//210/224
13
第13页，共60页。
2 人为攻击
主动攻击：包括对数据流的某些篡改或产生某些假的数据流。
分为以下四个子类： ①中断：是对系统的可用性进行攻击，如禁止设备
的正常使用或管理。
②篡改：是对系统的完整性进行攻击，如修改数据
文件中的数据、替换某一程序使其执行不同的功能、修改网络中传送的消息内容等。
eg1：已知明文是‘Beijing 2008 Olympic Games’，密
钥k = 6，e = (14)(56)。
加密过程是：
step1:将明文m按照宽度k分行。
M= B e i j i n

古典密码和流密码的原理及应用

古典密码和流密码的原理及应用【摘要】古典密码和流密码是密码学领域中常见的两种加密方式。

古典密码是基于固定的密钥和特定的算法来加密和解密信息的传统加密方式，其原理包括替换、置换和移位等方法。

古典密码在历史上被广泛运用于军事和外交领域，如凯撒密码和维吉尼亚密码。

流密码则是一种根据密钥生成的伪随机比特流对信息进行加密，其原理包括异或运算和伪随机序列生成。

流密码在现代通信和计算机系统中得到广泛应用，如SSL/TLS协议和Wi-Fi加密。

古典密码和流密码在原理和应用上各有特点，比较之下可以发现各自的优劣。

未来，随着信息技术的不断发展，古典密码和流密码的应用前景将会更加广阔。

【关键词】古典密码、流密码、加密、解密、原理、应用、比较、前景展望1. 引言1.1 古典密码和流密码的原理及应用概述古典密码和流密码是密码学中两种基本的加密方法，它们在信息安全领域中有着重要的应用。

古典密码是一种基于固定密钥的加密算法，其原理是通过对明文进行一系列固定的置换和替换操作来生成密文，只有使用相同的密钥才能解密出明文。

古典密码在历史上曾经被广泛应用于军事和外交领域，如凯撒密码、仿射密码等。

流密码则是一种基于流密钥的加密算法，其原理是通过生成一系列伪随机的密钥流与明文进行按位异或操作来得到密文。

流密码的特点是每个明文位与密钥流中的对应位独立加密，提高了加密的安全性。

古典密码和流密码各自有其独特的应用场景和特点，古典密码适用于短文本的加密，而流密码则适用于大数据流的加密。

在当今信息安全日益重要的环境下，古典密码和流密码的原理及应用也在不断发展和完善，以应对新的安全挑战。

本文将分别介绍古典密码和流密码的原理和应用，以及对它们的比较和展望。

2. 正文2.1 古典密码的原理古典密码是一种使用固定密钥进行加密和解密的加密方式，其原理主要包括替换和置换两种方法。

替换是将明文中的字母或符号按照一定规则替换成密文中的字母或符号，从而实现加密。

最经典的替换密码是凯撒密码，即将所有字母按照一个固定的偏移量进行替换。

古典密码-2

一、古典密码一、古典密码
举例：举例：
密钥：密钥： HONG YE 矩阵： HONGYE 选出顺序：按列矩阵：选出顺序： ABCDFI JKLMPQ 改变密钥、矩阵大小改变密钥、 RSTUVW 和取出序列，得到不同的和取出序列， XZ 密文字母表。密文字母表。密文字母表 : B={ HAJRXOBKSZNCLTGDMUYFPVEIQW }
密码学
古典密码古典密码
一、古典密码古典密码
虽然用近代密码学的观点来看，虽然用近代密码学的观点来看，许多古典密码是很不安全的，古典密码是很不安全的，或者说是极易破译的。破译的。但是我们不能忘记古典密码在历史上发挥的巨大作用。历史上发挥的巨大作用。另外，另外，编制古典密码的基本方法对于编制近代密码仍然有效。编制近代密码仍然有效。
二、古典密码的穷举分析
1、单表代替密码分析 ②乘法密码 –因为f(ai )= bi=aj 因为f(a j=ik mod n，且（k,n）=1。 n， k,n）=1。 –所以k共有φ（n）种可能，密钥空间更小。所以k 所以）种可能，密钥空间更小。 –对于英文字母表，n=26，对于英文字母表，n=26， k=1,3,5,7,9,11,15,17,19,21,23,25 取掉1，共11种，比加法密码更弱。取掉1 11种比加法密码更弱。 –经不起穷举攻击。经不起穷举攻击。
二、古典密码的穷举分析
1、单表代替密码分析 ①加法密码 –因为f(ai )= bi=aj 因为f(a j=i+k mod n
–所以k=1,2，... ,n-1,共n-1种可能，密钥空所以k=1,2， ,n-1,共种可能，所以k=1,2
间太小。以英文为例，只有25种密钥。间太小。以英文为例，只有25种密钥。 25种密钥 –经不起穷举攻击。经不起穷举攻击。

古典密码和流密码的原理及应用

古典密码和流密码的原理及应用古典密码和流密码是密码学领域中的两种基本密码体制，它们分别依靠不同的原理和技术来保护信息的安全性。

本文将对古典密码和流密码的原理及应用进行详细介绍，以便更好地理解和应用这两种密码体制。

古典密码的原理及应用古典密码是指使用一组固定的密钥对信息进行加密和解密的密码体制。

最早的古典密码可以追溯到古代文明，例如凯撒密码、替换密码等。

古典密码基于置换、替换和移位等简单算法来加密信息，因此安全性较低，易受到破译。

古典密码的原理是通过对明文进行一系列特定的算法操作，然后使用密钥对明文进行置换或替换，从而生成密文。

接收方使用相同的密钥和算法进行逆向操作，即可解密得到原始的明文。

这种密码体制的安全性依赖于密钥的保密性和算法的复杂程度。

古典密码的应用场景主要是在古代战争和外交中，用于保护重要信息的安全性。

由于古典密码的安全性较低，现代通信和计算机系统很少采用这种密码体制。

基于古典密码的思想和算法仍对密码学领域有重要的启发作用。

流密码的安全性依赖于伪随机数流的质量和密钥的保密性。

如果伪随机数流是真正的随机数流，并且密钥是足够长和复杂的话，流密码可以提供较高的安全性。

流密码可以使用硬件电路、软件算法或专用设备来生成伪随机数流，因此在实际应用中有较广泛的应用。

流密码在现代通信和计算机系统中有着重要的应用，例如在移动通信、互联网通信、数据加密等领域。

由于流密码可以实现高速加密和解密的效果，并且在数据传输中不需要额外的存储空间，因此被广泛应用于各种安全通信和数据保护的场景。

古典密码和流密码的比较古典密码和流密码是两种不同的密码体制，它们在原理和应用上有着明显的差异。

古典密码依赖于固定的密钥和算法来加密信息，安全性较低，现在很少使用。

而流密码则依赖于伪随机数流和密钥来实现加密和解密，安全性较高，并且在现代通信和计算机系统中有广泛的应用。

古典密码和流密码各有其特点和优势，在实际应用中可以根据具体的场景和需求来选择合适的密码体制。

古典密码和流密码的原理及应用

古典密码和流密码的原理及应用1. 引言1.1 古典密码和流密码的原理及应用古典密码和流密码是密码学领域中两种基本的密码体制。

古典密码是一种基于替换或移位的加密方法，其原理是通过替换明文中的字母或移动字母的位置来生成密文。

流密码则是一种基于流的加密方法，其原理是通过不断产生伪随机密钥流并与明文进行异或运算来生成密文。

古典密码的应用可以追溯到古代，如凯撒密码和维吉尼亚密码等。

这些密码体制在军事情报传递和个人通信中起到了重要作用。

而流密码则在现代密码学中得到了广泛应用，例如在无线通信、网络安全和数据加密领域。

古典密码和流密码在现代密码学中都扮演着重要的角色。

古典密码虽然在安全性上存在较大的局限性，但对于理解密码学的基本原理和历史发展仍具有重要意义。

而流密码则由于其高效性和安全性，被广泛应用于现代通信系统和加密协议中。

古典密码和流密码都是密码学中不可或缺的一部分，它们各自的原理和应用为我们提供了深入了解密码学的基础，并在现代密码学中扮演着重要的角色。

在不断发展和完善的密码学领域中，古典密码和流密码仍然具有不可替代的地位。

2. 正文2.1 古典密码的原理古典密码是指使用固定密钥对明文进行加密的一种密码方法，其原理主要包括替换密码和移位密码两种基本形式。

替换密码是通过将明文中的每个字母替换为密钥字母表中对应的字母来加密信息，而移位密码则是通过将明文中的每个字母向后或向前移动固定的位置来实现加密。

这些方法都可以通过简单的数学运算来实现，但由于其固定密钥的特性，容易受到破解攻击。

古典密码的应用主要体现在历史上的军事通信领域，比如凯撒密码就是一种简单的移位密码，被用于古罗马军队的通信中。

古典密码的安全性很差，容易被破解，因此在现代密码学中已经被淘汰。

古典密码的原理虽然简单，但在密码学发展的历程中扮演了重要的角色，为后来更加复杂的密码算法奠定了基础。

通过研究古典密码的原理，人们也更深入地理解了密码学的发展轨迹和演变过程，对于现代密码学的发展具有积极的意义。

【软考继续教育-应用密码学】05古典密码1

m=26时，可能的密钥有多少个 12×26-1=312-1=311
例:
设(a,b)＝（7，3） 7-1=15,
E (7,3) (x) =(7x+3)mod 26
D (7,3) (y) =15(y-3)mod 26 =(15y-19)mod 26
例:
若加密明文：hot，首先转换字母h,o,t成为数字 7,14,19。
古典密码-1
几种典型的单表密码体制单表密码的统计分析
1.几种典型的单表密码体制
单表密码体制：如果明文中不同的位置的同一明文字母在密文中对应的密文字母相同,则称其为单表密码体制。代表性的单表密码
移位（shift ）或加法密码、乘数（multiplicative)或乘法密码仿射（affine ) 密码密钥短语（Key Word)密码多项式（Polynomial)密码
加法密码分析
给定加密的消息: tlla tl hmaly aol kpuuly
如果加解密算法已知，可能尝试的密钥只有25个 (不包括0) 通过强力攻击得到明文：meet me after the dinner 密钥是7
加法密码很容易受到唯密文攻击。
乘法密码算法
定义：P=C=Zm， K={a ∈Zm | (a, m)=1}, Ea(x)=ax (mod m) =y ∈C Da (y)=a-1y (mod m) =x ∈P (a-1是a对于m的乘法逆元)
这是一份重要密文, 我们来攻克它…
•
我们假定明文是英文, 加密方式是单表加密方式.
第一步:确定字母的相对频率
P,Z=E
第二步:考察双字母组合
• 双字母组合ZW在密文中出现最多次 • 按照英语的统计规律, 出现频率最高的双字母是TH • Z猜测其为T，W对应为H

古典密码及分析

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第 1 章古典密码
设 P = { m1,m2,…,mn }；C = { c1,c2,…,cm }。即可能的明文元素有 n 个，密文元素有 m 个。从实用角度看，应该有 m≥n，否则不同的明文将映射到相同的密文。因为加、解密变换必须是互逆的，所以 E 和 D 都是一一映射。容易求出从 P 到 C 的一一映射的数目有： ∣S∣= m×(m-1) ×(m-2) ×…×(m-n+1) = m!/(m-n)! （1.3）由此可见，当 m，n 较大时，可能的加密和解密变换对的数目是十分巨大的。从理论上说，从 P 到 C 和从 C 到 P 的任意一对互逆映射都可以用来构成一个密码算法。但在实际应用中，在已知密钥的条件下，密码算法的计算必须是简洁有效的，而在不知道密钥的条件下，解密计算应该是不可行的。所以构造密码算法时，必须从∣S∣个一一映射中选取那些可以用解析表达式或某些确定的规则来表达明文和密文关系的一一映射。设 K = { k1, k2,…, kp }，则密钥数︱K︱= p。由于加解密变换的选择是由密钥来确定的，因此，对于密钥空间的密钥数应该有：∣K∣≥∣S∣。在∣K∣＞∣S∣的情况下，会出现不同的两个密钥对应同一个加密变换，从而产生相同加密结果的情况。这时称这两个密钥为等价密钥。由于等价密钥的存在，破译者可能不需要找到加密时使用的那个特定密钥也可以进行破译，使密码系统的安全性降低。因此，在选择密钥时要注意避开可能存在的等价密钥。值得指出的是，即使在∣K∣＜∣S∣时，也不能排除存在等价密钥的可能性。因此，即使在∣K∣＜∣S∣的情况下，也应注意等价密钥问题。
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第 1 章古典密码
对应的密文为： MJCBNLDAQCH 由此可见，密钥改变时加密的结果也发生变化。只要知道编码方式和密钥 k，加法密码的解密是十分简单的：m = c – k mod 26。单用换位法和替代法构成的密码都比较简单，一般都经不起攻击。但以后我们可以看到，若把它们结合起来使用，可以得到非常有效的密码系统。