古典密码
古典密码简介
古典密码简介从密码学发展历程来看，可分为古典密码（以字符为基本加密单元的密码）以及现代密码（以信息块为基本加密单元的密码）两类。
⽽古典密码有着悠久的历史，从古代⼀直到计算机出现以前，古典密码学主要有两⼤基本⽅法：①置换密码(⼜称易位密码)：明⽂的字母保持相同，但顺序被打乱了。
②代替密码：就是将明⽂的字符替换为密⽂中的另⼀种的字符，接收者只要对密⽂做反向替换就可以恢复出明⽂。
古典密码是密码学的根源，虽然都⽐较简单⽽且容易破译，但研究古典密码的设计原理和分析⽅法对于理解、分析以及设计现代密码技术是⼗分有益滴^_^⼀.置换密码1.列置换密码（矩阵置换密码）明⽂：ming chen jiu dian fa dong fan gong密钥：yu lan hua去掉密钥重复字母：yulanh，得出距阵列数为6；将明⽂按⾏填充距阵。
得到密钥字母顺序： 653142；按列（依顺序）写出距阵中的字母。
密⽂：giffg hddn0 njngn cuaa0 inano meiog解密：加密的逆过程；2.周期置换密码 周期置换密码是将明⽂串P按固定长度m分组，然后对每组中的⼦串按1,2，...，m的某个置换重排位置从⽽得到密⽂C。
其中密钥σ包含分组长度信息。
解密时同样对密⽂C按长度m分组，并按σ的逆置换σ-1把每组⼦串重新排列位置从⽽得到明⽂P。
明⽂：State Key Laboratory of Networking and Switching加密密钥：σ=(15623)明⽂分为七组：(StateK)(eyLabo)(ratory)(ofNetw)(orking)(andSwi)(tching)加密变换：密钥⾥没有4，则第4位保持不变，然后对应的第1位换到第5位，第5位换到第6位，第6位换到第2位....密⽂：(aKttSe)(Loyaeb)(tyaorr)(Nwfeot)(kgrion)(dinSaw)(hgcitn)解密密钥：σ-1 = (13265)3.栅栏密码此密码⼀般适⽤于较短的密码，原理是字母的错位。
密码学-第2章古典密码
问题：
置换和换位的定义、区别？
作业：
习题2.1、2.2、2.3、2.4、2.6
抽象代数
群：由一个非空集合和一个二元运算组成，并满 足封闭性、结合性、单位元、逆元的代数系统。
乘法群
环：一个集合，可以在其上进行加法和乘法运算 而封闭。
交换环：对于乘法运算可交换
域：非零元都有乘法逆的交换环。
设明文m = (m1, m2, …, mn) ∈Z26n，密文c= (c1, c2, …, cn) ∈ Z26n ，密钥为Z26上的的n×n阶可逆 方阵K = (kij) n×n ，则 c = mK mod 26, m = cK-1 mod 26。
例2.4 设n＝2，密钥为 11 8 7 18 －1 K＝ ，容易计算 K ＝ 3 7 23 11 设明文为Hill, 则相应的明文向量为（7，8）和（ 11,11）。于是，相应的密文向量 分别为 11 （7，8） 3 11 （ 11,11） 3 8 77 24， 56 56 ）＝（23，8）， ＝（ 7 8 121 33， 88 77 ）＝（24， 9 ）， ＝（ 7
表2.4称为Vigenere方阵（书P12）。当用密钥字 母ki对明文字母mi进行加密时，Vigenere方阵中 的第ki行第mi列的字母就是相应的密文字母。
例2.2
设明文为 This cryptosystem is not secure， 密钥为cipher， 则密文为：
VPXZGI AXIVWP UBTTMJ PWIZIT WZT。
有限域（伽罗瓦域）：GF(2)
第2章 古典密码
主要内容
古典密码中的基本加密运算 几种典型的古典密码体制 古典密码的统计分析
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两种基本的加密算法，它们分别有着不同的原理和应用。
本文将就古典密码和流密码的原理及应用进行介绍。
一、古典密码的原理及应用古典密码是指几乎所有密码学家都熟悉的早期密码系统，它主要包括凯撒密码、替换密码和仿射密码等。
这些密码系统都是基于简单的数学运算和替换规则来对明文进行加密的。
其中最为简单的凯撒密码是通过将每个字母按照一个固定的偏移量来进行位移，例如将字母A替换为D，B替换为E，以此类推。
替换密码则是通过将明文中的字母按照一个固定的规则替换成密文中的字母，而仿射密码则是通过对明文中的字母进行线性变换来得到密文。
古典密码的应用已经不再常见，因为它们在现代密码学中已经被更为复杂和安全的加密算法所取代。
但是古典密码作为密码学的基础，仍然具有一定的研究意义。
流密码是一种对称加密算法，它利用伪随机数发生器生成的密钥流与明文进行按位运算，以此来对明文进行加密。
流密码的原理就是利用密钥流与明文进行按位异或来得到密文，解密过程与加密过程相同，只需要再次与密钥流进行按位异或即可得到明文。
流密码的应用非常广泛，它可以用于保护无线通信、加密电子邮件、保护网络传输等领域。
由于流密码算法在加密速度和密钥分发方面具有优势，因此在一些对实时性要求较高的应用中得到了广泛的应用。
三、古典密码和流密码的比较古典密码和流密码在加密原理和应用方面有着很大的不同之处。
古典密码是基于字母替换和数学运算的原理进行加密的，它的安全性主要依赖于密钥的保密性和算法的复杂性。
而流密码则是利用伪随机数发生器生成的密钥流与明文进行按位运算，从而实现加密和解密过程。
古典密码在现代密码学中已经不再安全，因为它们容易受到频率分析等攻击手段的破解。
而流密码虽然在理论上是安全的，但是其安全性主要依赖于随机数发生器的质量和伪随机数的随机性，因此在实际应用中需要选取合适的伪随机数发生器以及适当的密钥长度来保证安全性。
第4讲 数据加密技术(古典密码)
解密就是利用Vigenre方阵进行反代替。 方阵进行反代替。
一、古典密码 一、古典密码
3、代数密码： 代数密码：
① Vernam密码 Vernam密码
明文、密文、密钥都表示为二进制位： 明文、密文、密钥都表示为二进制位：
M=m1,m2,… ,mn K =k1,k2,… ,kn C =c1,c2,… ,cn ② 加密 ： c1= mi⊕ ki ,i=1,2,… ,n 解密 ： m1= ci⊕ ki ,i=1,2,… ,n 因为加解密算法是模2 所以称为代数密码。 ③因为加解密算法是模2加，所以称为代数密码。 对合运算： 加运算是对合运算。 ④对合运算：f=f-1，模 2加运算是对合运算。
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
用近代密码学的观点来看，许多古典 用近代密码学的观点来看， 密码是很不安全的，或者说是极易破译 密码是很不安全的， 的。 但是我们不能忘记古典密码在历史上 发挥的巨大作用。 发挥的巨大作用。 另外，编制古典密码的基本方法对于 另外， 编制近代密码仍然有效。 编制近代密码仍然有效。
f(ai )= bi= aj j=ik mod n 其中，(n,k)=1。 其中， n,k)=1。 • 注意：只有(n,k)=1，才能正确解密。 注意：只有(n,k)=1，才能正确解密。
密码发展史之古典密码
密码发展史之古典密码密码(Cryptology)是一种用来混淆的技术,它希望将正常的、可识别的信息转变为无法识别的信息。
密码学是一个即古老又新兴的学科,密码学一词源自希腊文“krypto's”及“logos”两字,直译即为“隐藏”及“讯息”之意。
密码学是一门拥有几千年历史的学科。
密码学的发展大概经历了三个阶段:古典密码阶段、近代密码阶段、现代密码阶段。
下面我们一起了解古典密码阶段。
古典密码阶段是指从密码的产生到发展成为近代密码之间的这段时期密码的发展历史。
我们从古代产生密码的各个国家和几个简单的古典密码体制等方面来认识一下古典密码。
一、古典密码在古代各国的使用古代中国:从古到今,军队历来是使用密码最频繁的地方,因为保护己方秘密并洞悉敌方秘密是克敌制胜的重要条件。
正如中国古代军事著作《孙子兵法》中所说:知己知彼,百战不殆;不知彼而知己,一胜一负;不知彼不知己,每战必败。
中国古代有着丰富的军事实践和发达的军事理论,其中不乏巧妙、规范和系统的保密通信和身份认证方法。
中国古代兵书《六韬》中的阴符和阴书:《六韬》又称《太公六韬》或《太公兵法》,据说是由西周的开国功臣太公望(又名吕尚或姜子牙,约公元前1128—公元前1015)所著。
书中以周文王和周武王与太公问答的形式阐述军事理论,其中《龙韬•阴符》篇和《龙韬•阴书》篇,讲述了君主如何在战争中与在外的将领进行保密通信。
以下是关于“阴符”使用方法对话的译文。
武王问太公说:领兵深入敌国境内,军队突然遇到紧急情况,战事或有利,或失利。
我要与各军远近相通,内外相应,保持密切的联系,以便及时应对战场上军队的需求,应该怎么办呢?太公回答说:国君与主将之间用阴符秘密联络。
阴符共有八种:一种长一尺,表示大获全胜,摧毁敌人;一种长九寸,表示攻破敌军,杀敌主将;一种长八寸,表示守城的敌人已投降,我军已占领该城;一种长七寸,表示敌军已败退,远传捷报;一种长六寸,表示我军将誓死坚守城邑;一种长五寸,表示请拨运军粮,增派援军;一种长四寸,表示军队战败,主将阵亡;一种长三寸,表示战事失利,全军伤亡惨重。
古典密码汇总
古典密码汇总
古典密码是指在计算机技术出现之前使用的一种数据加密方式。
以下是一些常见的古典密码：
1. 凯撒密码：将明文中的每个字母按照字母表顺序向后移动固定的位置来生成密文。
2. 维吉尼亚密码：通过使用不同的密钥按字母表顺序对明文逐字母进行移位加密。
3. 单换密码：根据某种规则将明文中的每个字母替换为另一个字母来生成密文。
4. 多换密码：类似于单换密码，但使用多个替换规则来加密明文。
5. 栅栏密码：将明文按照一定长度分成多行，然后按行输出密文。
6. 简单替换密码：将明文中的每个字母替换为另一个字母或符号来生成密文。
7. 维因纳尔方阵密码：使用一个方阵将明文中的字母映射为密文中的其他字母。
8. 培根密码：将明文中的每个字母映射为5个二进制位，然后用A和B表示。
这只是一小部分古典密码，还有许多其他类型的古典密码存在。
由于古典密码的安全性相对较低，现代密码学已经发展出了更加复杂和安全的加密算法。
古典密码简介
古典密码简介
古典密码是一种在早期历史上用于安全通信的技术，其中包括凯撒密码、培根密码、摩斯密码、栅栏密码、维吉尼亚密码、猪圈密码和偏移量密码这些密码在CTF比赛中经常出现。
这些加密技术通常用于保护通信不被第三方或敌人破解，并确保信息的机密性。
古典密码的主要特点是使用替换或替换+换位的方式，替换密码使用替换表，单表和多表都有，换位密码则根据一定的规则重新排列明文。
由于其简单的设计，它是历史上最广泛使用的加密技术。
其中，凯撒密码可以通过偏移量来加密和解密，培根密码加密后只有a和b，摩斯密码是时通时断的信号代码，栅栏密码是将明文分成N个一组加密，维吉尼亚密码是使用凯撒密码进行加密的算法，猪圈密码是一种以格子为基础的简单替代密码，偏移量密码是一种仿射密码。
古典密码的另一个关键方面是其安全性在于保持算法本身的保密性，因此即使发送者和接收者知道加密的方式，但除非知道密钥，否则很难破解古典密码。
然而，由于替换和换位的方式很容易被敌方破解，所以随着技术的不断发展和进步，古典密码被现代密码算法所替代，成为安全性更高的加密技术。
古典密码方法是
古典密码方法是
古典密码方法是一种使用传统技术和手段进行加密和解密的密码方法。
这些方法通常是基于置换、替换和混淆的原理，使用字母、数字或符号进行编码和解码。
它们通常依赖于密钥，通过改变字母的顺序、替换字母或使用其他算法来隐藏原始信息。
常见的古典密码方法包括凯撒密码、单行移位密码、多行移位密码、培根密码等。
凯撒密码是一种基于字母位移的替换密码，通过将字母按照一定的位移量移动来加密信息。
单行移位密码和多行移位密码是一种将字母按照指定的规则在网格中移动，然后读取特定位置上的字母来加密信息的方法。
培根密码则是将字母表按照一定的规则与一个由五个字母组成的组合进行对应，将原始信息转换为一串由'A'和'B'组成的编码。
古典密码方法在现代密码学中已经不再安全，因为它们往往容易受到频率分析、统计分析和其他攻击方法的攻击。
现代密码学中更常使用的是基于数学原理和复杂算法的对称加密和非对称加密方法。
古典密码
解密，秘钥指示列，找到密文向 左看 恢复：MEET MEON THUR SDAY
置换密码
周期置换密码
列置换密码
......
明文：Alice is a murderer 加密：按列2143写出密文 秘钥：keys = （2143）
liur aeme cadr isre
解密：按秘钥序排出密文， 按行读出
Frequency analysis
加标点
Hereupon Legrand arose, with a grave and stately air, and brought me the beetle from a glass case in which it was enclosed. It was a beautiful scarabaeus, and, at that time, unknown to naturalists—of course a great prize in a scientific point of view. There were two round black spots near one extremity of the back, and a long one near the other. The scales were exceedingly hard and glossy, with all the appearance of burnished gold. The weight of the insect was very remarkable, and, taking all things into consideration, I could hardly blame Jupiter for his opinion respecting it.
《古典密码学》课件
03
古典密码学的加密 方式
替换式密码
原理：将明文中的每个字符 替换为其他字符
例子：凯撒密码，每个字符 向后移动3位
优点：简单易用，易于实现
缺点：安全性较低，容易破 解
错位式密码
原理：通过改变字母的 位置来加密信息
应用：广泛应用于古代 军事、外交等领域
政治机密保护
古代战争：传递军事情报，保护军事机密 外交谈判：保护外交机密，防止泄露 皇室宫廷：保护皇室机密，防止篡位夺权 商业贸易：保护商业机密，防止竞争对手窃取商业信息
商业秘密保护
商业合同：保护商业合同中的机密信息 商业谈判：保护商业谈判中的机密信息 商业计划：保护商业计划中的机密信息 商业策略：保护商业策略中的机密信息
文艺复兴时期的密码学
起源：文艺复 兴时期，密码 学开始兴起
代表人物：莱 昂纳多·达·芬奇、 伽利略等
密码类型：替 换密码、移位 密码等
应用领域：军 事、外交、商 业等
古典密码学的概念
古典密码学的主要目的是 保护信息的机密性
古典密码学是研究如何将 明文转换为密文的学科
古典密码学的主要方法包 括替换密码和置换密码
古典密码学与现代密码学的关系
古典密码学： 基于数学和 逻辑的加密 方法，如凯 撒密码、维 吉尼亚密码 等
现代密码学： 基于计算机 和通信技术 的加密方法， 如RSA、 AES等
关系：古典 密码学是现 代密码学的 基础，现代 密码学在古 典密码学的 基础上进行 了改进和创 新
局限性：古 典密码学在 安全性和效 率上存在局 限性，容易 被破解
步骤：收集足够多的密文 样本，统计字符频率，找
出最可能的字符
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。
古典密码的加密方法
古典密码的加密方法
古典密码是指在密码学中较早出现和较简单的加密方法，主要包括凯撒密码、凯恩密码、维吉尼亚密码等。
1. 凯撒密码：由罗马帝国大军领袖凯撒所使用的密码。
加密时，将明文中的每个字母向后移动固定的位置。
例如，将明文中的每个字母向后移动三位。
解密时，将密文中的每个字母向前移动三位。
2. 凯恩密码：由大英帝国舰队司令官查尔斯·凯恩所使用的密码。
加密时，将明文中的每个字母移动一个随机位置。
解密时，将密文中的每个字母移动一个相反的位置。
3. 维吉尼亚密码：由伊丽莎白一世女王的情报官员布尔内特所使用的密码。
加密时，根据明文中的字母在密钥中找到对应的字母，将明文字母替换为密钥字母。
密钥是一个周期性的字母序列，长度与明文相同。
解密时，根据密文中的字母在密钥中找到对应的字母，将密文字母替换为密钥字母。
这些古典密码的加密方法在现代密码学中已经不再安全，容易被破解，因此不再被广泛使用。
现代密码学更多地采用基于数学原理的复杂加密算法，如对称加密算法、非对称加密算法等。
古典密码的发展历程
古典密码的发展历程古典密码是指在古代使用的密码技术，是人类历史上密码学的最初形态。
古代社会，由于通信手段的限制以及信息保密的需求，人们开始尝试使用各种密码技术，以确保通信的安全性。
古典密码的发展历程可以追溯到古埃及时期。
最早的古典密码是一种称为“换位密码”的密码技术。
换位密码是通过改变字符的位置来实现加密的。
古埃及时期的巴贝尔信息学院是古典密码学发展的重要中心，他们使用了一种称为凯撒密码的换位密码。
凯撒密码是将明文中的每个字母按照字母表顺序向后移动一定的位置，比如按照顺序移动3个位置，A 变为D，B变为E，以此类推。
随着时间的推移，人们发现凯撒密码很容易被破解，因为字母表不算太长，只有26个字母，而且只有25个不同的偏移量。
于是人们逐渐开始采用更加复杂的古典密码技术，如多换位密码和替代密码。
多换位密码是将明文分成若干块，每块都按照规定的换位方式进行加密，再将加密后的各块拼接在一起。
这样，即使攻击者能够破解部分密文，也无法得到完整的明文信息。
替代密码则是将明文中的每个字母替换为其他字母或符号。
最早的替代密码是单字母替代密码，即某一明文字母对应唯一的加密字母。
这种密码很容易被破解，因为可以通过统计每个字母出现的频率来分析密文中每个符号的真正含义。
为了提高替代密码的安全性，人们逐渐开始使用多字母替代密码。
多字母替代密码是将明文中的一组字母替换为加密的一组字母，这样可以大大增加破解的难度。
古希腊时期最著名的多字母替代密码是培根密码，它使用了一张表格来将明文字母映射为加密字母。
虽然古典密码在加密上具有一定的安全性，但随着密码学的发展，破解技术也不断进步，人们开始意识到古典密码的局限性。
随着电子计算机的出现，破解密码的速度大大提高，使得古典密码变得越来越不可靠。
因此，现代密码学逐渐发展起来，提出了更加安全的加密算法，如对称密钥算法和公钥密码算法。
对称密钥算法使用相同的密钥进行加密和解密，而公钥密码算法则使用两个相关联的密钥：一个用于加密，另一个用于解密。
古典密码原理
古典密码原理古典密码原理是密码学领域中一门基础的密码学原理，初衷是为了保护通信内容的安全性，同时利用加密和解密的算法确保信息的保密性。
古典密码原理主要基于替换和排列的思想，在古典密码学中，常见的加密技术有凯撒密码、栅栏密码和多表密码等。
凯撒密码是古典密码学中最早出现的一种密码算法。
它使用了一种简单的替换技术，即将明文中的每个字母替换为字母表中的另一个字母。
在凯撒密码中，字母表按字母顺序排列，密钥表示字母表中字母的偏移量。
例如，若密钥为3，则明文中的字母A将被替换为字母D，字母B将被替换为字母E，以此类推。
凯撒密码的加解密算法简单易懂，但安全性较低，容易被破解。
栅栏密码是古典密码学中另一种常见的加密算法。
它利用了一种排列技术，即将明文按照一定规则排列成栅栏形式，然后从上至下读取加密后的密文。
在栅栏密码中，密钥表示栅栏的高度。
例如，若密钥为3，则明文"HELLO WORLD"首先按照栅栏高度3排列如下：H . . . O . . . L . . . .. E . L . . O . . W . R .. . L . . . . . D . . . .然后从上至下读取加密后的密文"HOEULRLDLOLDW"。
栅栏密码的特点是简单明了，但加密后的密文存在一定规律，易被破解。
多表密码是古典密码学中一种复杂的加密算法。
它通过使用多个不同的替代字母表对明文进行加密，增加了密码分析者破译密文的难度。
多表密码利用了一系列字母表在密码系统中的循环使用，使得同一个字母在不同情况下可能被替换为不同的字母。
例如，一个使用三个不同的字母表的多表密码，明文中的字母A可能被替换为字母B、C或D，具体替换规则依赖于明文中字母的位置和上下文环境。
多表密码的复杂性使得破译者难以识别加密规则和找出明文与密文之间的关系。
古典密码学虽然有一些不足之处，但在密码学历史中扮演了重要角色，为现代密码学的发展奠定了基础。
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中常见的两种加密算法，它们都有各自的原理和应用。
在本文中，我们将从古典密码和流密码的基本原理、特点和应用进行介绍。
一、古典密码的原理及应用1. 古典密码的原理古典密码是指使用传统的加密技术来实现信息加密的方法，其基本原理是通过替换或置换明文中的信息来隐藏其真实含义。
古典密码包括凯撒密码、埃尼格玛密码等。
以凯撒密码为例，其原理是将明文按照一定的位移量进行移位，然后将移位后的字母作为密文输出。
比如将A替换成D，B替换成E，以此类推。
这样即使密文被截获，也需要知道移位的位移量才能还原出明文。
2. 古典密码的应用古典密码多用于古代的军事和外交领域，用来保护国家机密以及军事指令等重要信息。
近年来，古典密码也被一些爱好者用来进行通信加密等娱乐用途。
1. 流密码的原理流密码是一种利用伪随机数发生器生成密钥流，再用该密钥流与明文进行“异或”运算得到密文的加密方法。
其本质是一种通过伪随机数对明文进行混淆的加密技术。
对于流密码，其加密过程即将明文按位与密钥流进行异或操作，得到密文。
解密时同样将密文按位与密钥流进行异或操作，即可得到原来的明文。
2. 流密码的应用流密码广泛应用于现代通信领域，特别是在无线通信和互联网通信中。
流密码因为其运算速度快、加密强度高和可扩展性强，在实际应用中得到了广泛的应用。
三、古典密码和流密码的特点比较1. 安全性古典密码由于使用的密钥空间较小，容易被暴力破解攻击。
而流密码使用的密钥流是一个伪随机数列，其安全性相对较高，因此在加密强度上有着明显的优势。
2. 速度古典密码的加密和解密速度通常较快，特别是对于简单的置换密码。
流密码的加密和解密速度也不慢，因为其基于异或操作，计算速度也相对较快。
3. 可拓展性古典密码在使用新的密钥时需要重新构造密码表，而流密码在生成新的密钥流时只需要改变密钥生成算法的种子即可，因此在可扩展性上流密码拥有更大的优势。
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概念定义古典密码和流密码是密码学中两种重要的加密技术。
古典密码是一种根据特定规则对明文进行替换或移位加密的方法，常见的古典密码包括凯撒密码、维吉尼亚密码等。
流密码则是一种通过生成伪随机密钥流对明文进行加密的方法，相较于古典密码更加安全和高效。
古典密码和流密码在信息安全领域扮演着不可或缺的角色。
古典密码的加密原理简单直接，易于理解和实现，被广泛运用于历史上的通信保密中。
流密码则更适合于现代网络通信的加密保护，其高强度和高速性能满足了当今信息传输的安全需求。
通过对古典密码和流密码的深入理解和应用，我们能够更好地保护个人隐私和企业机密，确保信息传输过程的安全性和私密性。
古典密码和流密码的概念定义及其在加密通信中的重要性，将在下文中详细探讨和阐述。
1.2 古典密码和流密码的重要性古典密码和流密码在信息安全领域中扮演着至关重要的角色。
古典密码作为最早的密码形式之一，其原理和应用影响了后续密码学的发展。
通过对明文进行替换、置换或加密等操作，古典密码可以有效保护敏感信息的安全性，防止未经授权的访问和窃取。
在古代，古典密码曾被用于军事、外交和商业领域，起到了至关重要的保密作用。
而流密码则是一种更加现代化和复杂的密码形式，其原理在信息传输中起着重要作用。
流密码以流式加密和解密为基础，可以实现更高级别的加密算法和更加安全的信息传输。
在当今信息化时代，随着互联网的普及和数据传输量的增加，流密码的应用变得愈加广泛。
古典密码和流密码的重要性体现在它们可以帮助保护个人隐私、商业机密和国家安全。
在信息安全风险不断增加的背景下，加强对密码学原理和技术的研究和应用，对于确保信息的保密性和完整性至关重要。
古典密码和流密码不仅仅是传统密码学的重要组成部分，更是信息安全领域中不可或缺的重要工具。
对于个人、企业和政府机构而言，了解和应用古典密码和流密码是确保信息安全的必由之路。
西方古典密码方式
西方古典密码方式是一种古老的加密技术，起源于古希腊和罗马时期。
这种密码方式主要通过替换、移位和排列等方法对原始信息进行变换，以达到保密的目的。
以下是一些常见的西方古典密码方式：1.凯撒密码（Caesar Cipher）：这是最早的一种古典密码方式，由古罗马将领凯撒发明。
凯撒密码的原理是将明文中的每个字母按照一个固定的偏移量进行移位。
例如，如果偏移量为3，那么字母A将被替换为D，B将被替换为E，以此类推。
凯撒密码的优点是实现简单，但缺点是容易被破解，因为偏移量通常是26的倍数。
2.维吉尼亚密码（Vigenere Cipher）：这是一种基于凯撒密码的变种，由法国密码学家布莱斯·德·维吉尼亚发明。
维吉尼亚密码的原理是将明文和密钥都分成一系列字母，然后按照密钥字母的顺序将明文字母进行替换。
维吉尼亚密码的优点是安全性较高，但缺点是需要密钥长度与明文长度相同。
3.栅栏密码（Rail Fence Cipher）：这是一种通过置换和重组的方法对明文进行加密的古典密码方式。
栅栏密码的原理是将明文按照一定的宽度分为若干行，然后将这些行按照特定的顺序进行排列，最后将排列后的字符连接起来形成密文。
栅栏密码的优点是实现简单，但缺点是解密过程较为复杂。
4.希尔密码（Hill Cipher）：这是一种基于线性代数的古典密码方式，由美国数学家Lester S. Hill发明。
希尔密码的原理是将明文和密钥都表示为矩阵，然后通过矩阵乘法对明文进行加密。
希尔密码的优点是安全性较高，但缺点是计算复杂度较高。
5.仿射密码（Affine Cipher）：这是一种基于线性代数的古典密码方式，由法国密码学家阿德里安·卡西斯基发明。
仿射密码的原理是将明文和密钥都表示为向量，然后通过向量加法和标量乘法对明文进行加密。
仿射密码的优点是安全性较高，但缺点是密钥空间较小。
总之，西方古典密码方式在古代起到了重要的保密作用，为后世的密码学发展奠定了基础。
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。
古典密码 对称密码 公钥密码
古典密码对称密码公钥密码
古典密码是指在计算机技术出现之前使用的一种加密方法，通
常是基于替换或移位的原理。
古典密码包括凯撒密码、培根密码、
维吉尼亚密码等，它们的特点是加密和解密使用相同的密钥，安全
性相对较低。
对称密码是一种加密方法，加密和解密使用相同的密钥。
常见
的对称密码算法包括DES、AES、IDEA等。
对称密码的优点是加密解
密速度快，缺点是密钥管理困难，需要确保密钥的安全传输和存储。
公钥密码（也称非对称密码）是一种使用不同密钥进行加密和
解密的加密方法。
公钥密码包括RSA、DSA、ECC等算法。
公钥密码
的优点是密钥管理方便，不需要安全地传输密钥，缺点是加密解密
速度较慢。
从安全性来看，公钥密码相对于对称密码更安全，因为它不需
要在通信过程中传输密钥，而对称密码需要确保密钥的安全传输。
但是公钥密码的加密解密速度相对较慢，所以在实际应用中，通常
会将公钥密码与对称密码结合使用，以兼顾安全性和效率。
另外，对称密码和公钥密码的组合也被广泛应用在数字签名、SSL/TLS协议等安全通信领域，以确保通信的安全性和完整性。
总
的来说，古典密码、对称密码和公钥密码都是加密领域的重要概念，它们在信息安全领域都有着重要的应用和意义。
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• 明文:POLYBIUS • 密文:3534315412244543
2018/11/11 第一章 古典密码 8
2018/11/11
第一章 古典密码
11
密码学的起源和发展-iii
• 1949～1975年: 计算机使得基于复杂计算的密码成为可能 1949年Shannon的“The Communication Theory of Secret Systems” 1967年David Kahn的《The Codebreakers》 1971-73年IBM Watson实验室的Horst Feistel等 的几篇技术报告
2018/11/11
第一章 古典密码
27
单字母密码
• 单表代换密码 移位（shift ）密码、乘数（multiplicative)密码 仿射（affine ) 密码、多项式（Polynomial)密码 密钥短语（Key Word)密码 • 多表代换密码 维吉尼亚（Vigenere)密码 博福特（Beaufort）密码 滚动密钥(running-key)密码 弗纳姆 (Vernam)密码 转子机(rotor machine)
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第一章 古典密码
26
代替密码
• 简单代替密码（simple substitution cipher), 又称单字母密码（monoalphabetic cipher): 明文的一个字符用相应的一个密文字符代替。 • 多字母密码（ployalphabetic cipher)：明文 中的字符映射到密文空间的字符还依赖于它在 上下文中的位置。
2018/11/11 第一章 古典密码 16
密钥
密文 明文 加密算法
密钥
明文 解密算法
加解密过程示意图 • 加密和解密算法的操作通常都是在一组密钥的 控制下进行的,分别称为加密密钥(Encryption Key) 和解密密钥(Decryption Key).
2018/11/11 第一章 古典密码 17
ekey 可逆性、一一映射
2018/11/11 第一章 古典密码 24
第 1 章 古典密码
1.2 几种典型的古典密码体制
虽然古典密码都比较简单而且容易破译， 但研究古典密码的设计原理和分析方法对于 理解、设计以及分析现代密码技术是十分有 益的。
2018/11/11
第一章 古典密码
25
古典密码
基于字符的密码 • 代替密码（substitution cipher)：就是明文 中的每一个字符被替换成密文中的另一个字符。 接收者对密文做反向替换就可以恢复出明文。 • 置换密码(permutation cipher)，又称换位密 码（transposition cipher)：明文的字母保持 相同，但顺序被打乱了。
2018/11/11 第一章 古典密码 9
Example -V
• Nomenclator 代码本 c.1400 字母、符号、单词、短语 代码 代码 字母、符号、单词、短语
应用：World War II
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第一章 古典密码
10
密码学的起源和发展-ii
• 1949年之前: 古典密码（classical cryptography) 密码学还不是科学,而是艺术 出现一些密码算法和加密设备 密码算法的基本手段(substitution & permutation)出现，针对的是字符 简单的密码分析手段出现
数据的安全基于密钥而不是算法的保密
2018/11/11 第一章 古典密码 12
密码学的起源和发展-iv
• 1976年以后: 1976年Diffie & Hellman的“New Directions in Cryptography”提出了不对称密 钥密码 1977年Rivest,Shamir & Adleman提出了RSA 公钥算法 90年代逐步出现椭圆曲线等其他公钥算法 公钥密码使得发送端和接收端无密钥传输的 保密通信成为可能！
2018/11/11 第一章 古典密码 13
密码学的起源和发展-v
• 1976年以后: 对称密钥密码算法进一步发展 1977年DES正式成为标准 80年代出现“过渡性”的“post DES”算法, 如IDEA,RCx,CAST等 90年代对称密钥密码进一步成熟 Rijndael,RC6, MARS, Twofish, Serpent等 出现 2001年Rijndael成为DES的替代者
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Smith,J.L.,The Design of Lucifer, A Cryptographic Device for Data Communication, 1971 Smith,J.L.,…,An Expremental Application of Cryptogrphy to a remotely Accessed Data System, Aug.1972 Feistel,H.,Cryptography and Computer Privacy, May 1973
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第一章 古典密码
6
example-ii
• Spartan Scytale, c. 500 B.C. 斯巴达人用于加解密的一种军事设备 发送者把一条羊皮螺旋形地缠在一个圆柱形棒 上 思想：置换（permutation)
2018/11/11
第一章 古典密码
7
example-iii
a. 隐形墨水 b. 字符格式的变化 c. 图象图像
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第一章 古典密码
5
example-i
• (象形文字的修改)Modified Hieroglyphics, c. 1900 B.C. 密码学的第一个例子是对标准书写符号的修改 例如:古埃及法老坟墓上的文字 思想:代替(substitution)
2018/11/11
第一章 古典密码
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密码算法分类-ii
• 基于密钥的算法，按照密钥的特点分类： 对称密码算法（symmetric cipher)：又称传统密码算 法（conventional cipher)，就是加密密钥和解密密钥 相同，或实质上等同，即从一个易于推出另一个。又 称秘密密钥算法或单密钥算法。 非对称密钥算法（asymmetric cipher):加密密钥和解 密密钥不相同，从一个很难推出另一个。又称公开密 钥算法（public-key cipher) 。 • 公开密钥算法用一个密钥进行加密, 而用另一个进行 解密.其中的加密密钥可以公开,又称公开密钥（public key)，简称公钥.解密密钥必须保密,又称私人密钥 （private key)私钥.简称私钥。
密码学基础
杨玉锋 韶关学院数学与计算科学学院 fendy@
二○一二年九月
第 1 章 古典密码
1.1 密码学的基本概念
2018/11/11
第一章 古典密码
2
密码从军事走向生活
• • • • • 电子邮件 @ 自动提款机 电话卡: IP卡、201电话卡 银行取钱 信用卡购物 @
2018/11/11
第一章 古典密码
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多字母代换密码
• 可以用矩阵变换方便地描述多字母代换密码， 有时又称起为矩阵变换密码。 Hill cipher Playfair cipher
2018/11/11
第一章 古典密码
29
棋盘密码
• Polybius’ Checkerboard , 205~123 B.C. 1 1 2 3 4 5 q y a h c 2 w u s k v 3 e ij d l b 4 r o f z n 5 t p g x m
2018/11/11 第一章 古典密码 20
密码算法分类-iii
• 按照明文的处理方法： 分组密码（block cipher):将明文分成固定长 度的组，用同一密钥和算法对每一块加密，输 出也是固定长度的密文。 流密码（stream cipher):又称序列密码.序列 密码每次加密一位或一字节的明文，也可以称 为流密码。 序列密码是手工和机械密码时代的主流
• 明文:Information Security • 密文:23 54 34 24 14 55 31 15 23 24 54 32 …
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第一章 古典密码
21
密码算法分类-iv
• 对称密钥密码又可分为： 分组密码 每次对一块数据加密 多数网络加密应用 DES,IDEA,RC6,Rijndael 流密码 每次对一位或一字节加密 手机 One-time padding,Vigenére,Vernam
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2018/11/11 14
第一章 古典密码
基本概念
• 密码学(Cryptology): 是研究信息系统安全保 密的科学. 密码编码学(Cryptography): 主要研究对信息 进行编码,实现对信息的隐蔽. 密码分析学(Cryptanalytics):主要研究加密消 息的破译或消息的伪造.
Example-iv
• Caesar Cipher, c. 50 B.C. A D B E C F D G E H F I G …… X Y Z J …… A B
C
明文:Caesar cipher is a shift substitution 密文:FDHVDU FLSKHU LV D VKLIW VXEVWLWXWLRQ
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第一章 古典密码
3
密码学的起源和发展-i