密码学概论
第2章密码学概论
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w a v z h c q y g l m
维吉尼亚密码示例 明文为polyalphabetic cipher,（多字母替换密码） 密钥K=RADIO， 用维吉尼亚密码加密。 方法：将明文串转化为对应的数字(a-0,…,z-25)，每5个 一组，进行模26运算。
法国密码分析人员断定这种密码是不可破译的。他们甚至根 本就懒得根据搞到的情报去复制一台ENIGMA。
在十年前法国和波兰签订过一个军事合作协议。波兰方面一 直坚持要取得所有关于ENIGMA的情报。既然看来自己拿着 也没什么用，法国人就把从施密特那里买来的情报交给了波 兰人。和法国人不同，破译ENIGMA对波兰来说至关重要， 就算死马也要当作活马医。后来英国应情报部门在波兰人的 帮助下于1940年破译了德国直至1944年还自认安全可靠的 ENIGMA的密码系统。
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第1单元密码学概论精品PPT课件
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密文
1.1.4 基本概念
➢ 1. 加密与解密算法 ➢ 一个敏感的数据转换为不能理解的乱码的过程，
称为加密；将加密后的数据恢复为原文，称之为 解密。
➢ “算法”这个词用来描述一个方法或一个循序渐 进的过程。它是指一系列有特定顺序的指令或者 要以特定顺序做的事情。一个算法要遵循一个固 定的指令系列，或者包含一系列问题，并根据这 些问题的答案来描述要遵循的相应步骤。
给定一个置换 ：
f 12243143
1 234 E NG I N EER I NG
换位密码（续）
现在根据给定的置 换，按第2列，第4列， 第1列，第3列的次序排 列，就得得到密文：
NIEGERNEN IG
在这个加密方案中，密 钥就是矩阵的行数m和 列数n，即m*n＝3*4， 以及给定的置换矩阵。 也就是：
专有名词、特殊用语等的代码来发送消息，一般只能用于传送一 组预先约定的消息。
2．替换加密 将明文字母表M中的每个字母替换成密文字母表C中的字母。
这一类密码包括移位密码、替换密码、仿射密码、乘数密码、多 项式代替密码、密钥短语密码等。这种方法可以用来传送任何信 息，但安全性不及代码加密。因为每一种语言都有其特定的统计 规律，如英文字母中各字母出现的频度相对基本固定，根据这些 规律可以很容易地对替换加密进行破解。典型的有凯撒密码。
古典密码体制-----代替密码
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。 四类典型的代替密码：简单代替密码、多名码代替密码、多字母代
替密码、多表代替密码换位密码。
密文： 算法： 明文：
密码学——第1章密码学概述
第 1 章密码学概述1.1 信息安全Alvin Toffler 在《第三次浪潮》中预言：计算机网络的建立和普及将彻底改变人类生存和生活模式。
信息化以它有别于传统方式的信息获取、存储、处理、传输和使用，给现代社会的正常发展带来了一系列的前所未有的风险和威胁。
传统的一切准则在电子信息环境中如何体现与维护，到现在并没有根本解决，一切都在完善中。
今天，人们一方面享受着信息技术带来的巨大变革，同时也承受着信息被篡改、泄露、伪造的威胁，以及计算机病毒及黑客入侵等安全问题。
信息安全的风险制约着信息的有效使用，并对经济、国防乃至国家的安全构成威胁。
一方面：没有信息安全，就没有完全意义上的国家安全。
另一方面：信息安全还涉及个人权益、企业生存和金融风险防范等。
密码技术和管理是信息安全技术的核心，是实现保密性、完整性、不可否认性的关键。
“ 9.11 事件”后，各国政府纷纷站在国家安全的角度把信息安全列入国家战略。
重视对网络信息和内容传播的监控，更加严格的加固网络安全防线，把信息安全威胁降到最低限度。
2000 年我国开始着力建立自主的公钥基础设施，并陆续启动了信息系统安全等级保护和网络身份认证管理服务体系。
因此，密码学的基本概念和技术已经成为信息科学工作者知识结构中不可或缺的组成部分。
1.2 密码学引论1. 密码学的发展概况密码学是一门既古老又年轻的学科。
自有了战争，就有了加密通信。
交战双方都为了保护自己的通信安全，窃取对方的情报而研究各种信息加密技术和密码分析技术。
古代行帮暗语和一些文字游戏等，实际上就是对信息的加密。
这种加密方法通过原始的约定，把需要表达的信息限定在一定的范围内流通。
古典密码主要应用于政治、军事及外交等领域。
电报发明以后，商业方面对密码学的兴趣主要集中在密码本的编制上。
20 世纪初，集中在与机械和电动机械加密的设计和制造上。
进入信息时代，大量敏感信息要通过公共通信设施或计算机网络进行交换，密码学的应用已经不仅仅局限在政治、军事、外交等领域，其商业和社会价值日益显著，并与人们的日常生活紧密相关。
第2章密码学概论
2020/1/9
现代生活 （政治、经济、军事、社会生活）
信息网络 （公网、专网）
信息安全
2020/1/9
密码学
原来密码学这么重要呀！
密码学作为信息安全理论与技术的基石，在 信息安全领域发挥着中流砥柱的作用。密码
学理论的应用，成为现代信息网络得以生存 和不断发展的基本前提。
• 1976年以后 密码学的新方向——公钥密码学
2020/1/9
密码学的发展历史(1)
自人类社会出现战争便产生了密码
Phaistos圆盘，一种直径约为160mm 的Cretan-Mnoan粘土圆盘，始于公元 前17世纪。表面有明显字间空格的字 母，至今还没有破解。
Julius Caesar发明了凯撒密码
M=(M1, M2,… ,Mn) ，C=(C1, C2 , … ,Cn,)，其中 Ci=E(Mi,Ke)， i=1,2…,n。
序列密码体制（Stream Cipher）
将明文和密钥都划分为位(bit)或字符的序列，并且对 明文序列中的每一位或字符都用密钥序列中对应的分 量来加密。
M=(M1, M2,… ,Mn) ， Ke=(ke1, ke2,…,ken)，C=(C1, C2,…,Cn)，其中Ci=E(mi,kei) ，i=1,2,…,n。
2020/1/9
密码学的基本概念(3)
明文(消息)(Plaintext) ：被隐蔽消息。 密文(Ciphertext)或密报(Cryptogram)：明文经密 码变换成的一种隐蔽形式。 加密(Encryption)：将明文变换为密文的过程。 解密(Decryption)：加密的逆过程，即由密文恢复 出原明文的过程。 加密员或密码员(Cryptographer)：对明文进行加密 操作的人员。
第二章密码学概论
恺撒密码
破译以下密文：
wuhdwb lpsrvvleoh TREATY IMPOSSIBLE
加密算法： Ci=E(Pi)=Pi+3
字母表：(密码本）
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ defghijklmnopqrstuvwxyzabc
明文（Plaintext）：消息的初始形式； 密文（CypherText）：加密后的形式 记：
Cryptography” 提出了不对称密钥密
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 主要特点：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
第3阶段 1976~
1977年DES正式成为标准 80年代出现“过渡性”的“Post DES”算法,如
密码学的起源和发展
三个阶段： • 1949年之前 密码学是一门艺术 • 1949～1975年 密码学成为科学 • 1976年以后 密码学的新方向——公钥密码学
• 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
术报告 ������ Smith,J.L.,The Design of Lucifer, A Cryptographic Device for
Data Communication, 1971 1. ������ Smith,J.L.,…,An ExprementalApplication of Cryptogrphyto a
第2章 密码学概论(1)
密码分析
试图破译单条消息 试图识别加密的消息格式，以便借助直接的 解密算法破译后续的消息 试图找到加密算法中的普遍缺陷（无须截取加密算法 截取到明文、密文中已知或推测的数据项 数学或统计工具和技术 语言特性 计算机 技巧与运气
20
攻击传统密码方法
穷举攻击 试遍所有密钥直到有一个合法的密钥能够 把密文还原成为明文，就是穷举攻击。 密码分析学 对密码进行分析的尝试称为攻击。
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单表代换密码
任意替换：26！或者大于4×1026 种可
能的密钥，比DES的密钥空间要大 10个数量级，能够抵挡穷举攻击。 基于语言统计规律仍可破译
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Brute Force Search穷举攻击
与密钥的长度正比 假设知道或者能够辨认是否明文
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单表代换密码安全性
共有 26! = 4 x 10^26 密钥 • 有这么多密钥应该安全了吧！ • !!!WRONG!!! • 问题是人类语言的统计特性
C = E(p) = (p + k) mod 26 p = D(C) = (C – k) mod 26
其中，K表示密钥，1≤K ≤ 25，需发送方和接收方事先 协商好。
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恺撒密码的特点
单字母密码（简单替换技术） 简单，便于记忆 缺点：结构过于简单，密码分析员只使用很 少的信息就可预言加密的整个结构
可以使用最常出现的那些单个字母，双字母对和 38 三字母对。
解密例子
给定密文: UZQSOVUOHXMOPVGPOZPEVSGZWSZOPFPESXUDBMETSXAIZ VUEPHZHMDZSHZOWSFPAPPDTSVPQUZWYMXUZUHSXEPYEPOP DZSZUFPOMBZWPFUPZHMDJUDTMOHMQ 计算每个字母出现的相对频率 猜测 P & Z 对应 e & t 假设 ZW 是 th ，因此 ZWP 就是the 继续试验可以得到下面的明文: it was disclosed yesterday that several informal but direct contacts have been made with political representatives of the viet cong in moscow
密码学概论
密码学概论哎，各位小伙伴，今儿咱们来聊聊一个听起来挺神秘，但实际上也挺有意思的学科——密码学概论。
别一听到“密码学”这三个字儿就觉得跟黑客、间谍啥的沾边儿，其实啊，它就像是咱们生活中的一把小锁，保护着咱们的隐私和安全。
话说那天，我正懒洋洋地躺在沙发上，手里拿着本《密码学概论》的书，准备打发打发时间。
一翻开书，嘿，里面讲的啥？什么公钥、私钥、加密算法、解密算法，看得我头晕眼花，心里那个烦啊，就像是被一群蜜蜂围着嗡嗡叫，赶都赶不走。
正当我准备把书一扔，继续躺尸的时候，突然，手机“叮咚”一声，来了一条短信。
我拿起手机一看，嘿，是银行发的，说我的账户有一笔交易记录，让我确认一下。
我心里那个惊啊，心想：我今儿没花钱啊，这咋回事儿？正当我琢磨着要不要打个电话问问银行客服的时候，突然想到了书里的密码学。
我心想：这密码学不就是保护咱们的信息不被别人偷窥的吗？那我这账户是不是也被啥密码给保护着呢？说干就干，我立马拿起书，开始仔细研究起来。
原来啊，这密码学里头的加密算法，就像是给咱们的信息穿了一件隐身衣，让别人看不见。
而解密算法呢，就像是咱们手里的遥控器，能把这件隐身衣给脱掉，看到里面的信息。
我这心里头啊，就像是打开了一扇新世界的大门，觉得密码学这玩意儿还挺有意思的。
于是，我就继续往下看，越看越入迷。
书里讲的那些啥对称加密、非对称加密、哈希函数啥的，虽然还是有点儿懵，但好歹算是知道了个大概。
最让我印象深刻的是那个非对称加密的例子。
书里说，就像是咱们有俩箱子，一个箱子有锁没钥匙（公钥），另一个箱子有钥匙没锁（私钥）。
咱们把要保密的信息放在有锁的箱子里，然后发给别人。
别人收到箱子后，只能用他们自己手里的钥匙（私钥）才能打开箱子，看到里面的信息。
这样，就算箱子在路上被别人捡到了，也打不开，因为他们没有钥匙。
看到这里，我心里那个激动啊，就像是哥伦布发现了新大陆一样。
我心想：这密码学还真是挺神奇的，能保护咱们的信息不被别人偷看。
《密码学概论》课件
随着技术的不断进步，密码学将面临新的 挑战和机遇，如量子计算对现有加密算法 的威胁和新型加密算法的研发。
02
密码学基本原理
对称密码学
定义
对称密码学也称为传统密码学 ，它使用相同的密钥进行加密
和解密。
常见的对称加密算法
如AES（高级加密标准）、DES （数据加密标准）、IDEA（国 际数据加密算法）等。
为了应对这一挑战，需要发展基于量 子力学原理的新型加密算法，这些算 法在量子计算环境下是安全的。
密码学在物联网中的应用挑战
物联网设备的计算能力和存储 空间有限，这给密码算法的实
施带来了挑战。
物联网设备的多样性和异构 性也给密码学应用带来了挑 战，因为需要确保各种设备
之间的安全通信。
针对物联网设备的特性，需要 发展轻量级的密码算法和协议 ，以确保其安全性和效率。
AES算法
01
总结词：高级加密标准
02
详细描述：AES是一种对称加密 算法，使用128位、192位或256 位密钥对128位明文块进行加密 ，产生128位密文块。它是美国 政府采用的一种加密标准，被广 泛应用于各种安全协议和应用程
序中。
03
总结词：安全性
04
详细描述：AES具有高度的安 全性，被认为是目前最安全 的对称加密算法之一。它采 用了复杂的数学工具和算法 ，使得破解密文的难度非常
密码学在大数据安全中的应用挑战
01
大数据的特点是数据量大、处理速度快，这给数据的安全存储 和传输带来了挑战。
02
大数据的分布式处理和云计算环境也给数据的安全性带来了挑
战，需要确保数据的隐私和完整性。
针对大数据的特点，需要发展高效的密码算法和安全数据处理
《密码学概论》课件
安全性：DES的密钥空间为2^56，理论上可以抵抗暴力破解 应用：DES广泛应用于金融、政府、军事等领域，是国际上公认的 安全标准之一
国际数据加密算法（IDEA）
概述：一种对称密码 体制，用于加密和解 密数据
特点：速度快，安全 性高，易于实现
商务中。
公钥基础设施（PKI）
公钥基础设施 （PKI）是一种基 于公钥密码体制的 密钥管理和分发系 统。
PKI的主要功能包 括密钥生成、分发、 存储、撤销和更新。
PKI的核心组件包 括证书颁发机构 （CA）、注册机 构（RA）和证书 存储库（CS）。
PKI的应用场景包 括电子邮件加密、 网络支付、电子政 务等。
非对称密码体制：加密和解密使用不 同的密钥
密钥管理：管理密钥的生成、分发、 存储和使用
哈希函数：单向函数，用于生成固定长 度的输出
密码分析：分析密码的强度和破解方 法
密码分析攻击
密码分析攻击的定义：对加密信息进行解密的过程
密码分析攻击的分类：包括频率分析、字母频率分析、凯撒密码分 析等
密码分析攻击的方法：包括暴力破解、字典攻击、彩虹表攻击等
物联网安全：密 码学在物联网安 全中的重要性
密码学技术：密 码学在物联网中 的应用技术
挑战与机遇：密 码学在物联网发 展中面临的挑战 和机遇
未来趋势：密码 学在物联网中的 应用和发展趋势
区块链技术与密码学的融合发展
密码学：研究加密、解密、 密钥管理等技术的学科
融合发展：区块链技术需要 密码学的支持，密码学在区
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
密码学的目的是保护信息的机密 性、完整性和可用性。
第一章 密码学概论
数据的安全基于密钥而不是算法的保密
密码学历史回顾
• 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它公钥算法
• 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：
对称算法
• 加密和解密由同一个密钥来控制，也叫“单钥算 法”，如图所示。
非对称算法
• 用作加密的密钥不同于用作解密的密钥，而且解 密密钥不能根据加密密钥计算出来，就是非对称 算法（Asymmetric Algorithm），如图所示。
1.2 密码学的基本概念
明文（plaintext）: 没有加密的信息 密文（ciphertext）: 加密后的信息
机械密码的破译动力
• 在科学的其他领域，我们说失败乃成功之母； 而在密码分析领域，我们则应该说恐惧乃成功 之母 • 在欧洲有一个国家对德国抱有这种极大的恐 惧——这就是在一战灰烬中浴火重生的新独立 的波兰
• 波兰人想方设法搞到了一台商用的ENIGMA机 器，大致弄清楚了它的工作原理
密码学历史回顾
不仅仅如此，因为 当键盘上一个键 被按下时，相应 的密文在显示器 上显示，然后转 子的方向就自动 地转动一个字母 的位置（在图中 就是转动1/6圈， 而在实际中转动 1/26圈）。
第三章 密码学概论PPT课件
1、密码分析的类型
唯密文攻击：攻击者只掌握部分或全部密文，希 望通过分析得出明文或密钥。
伊夫 爱丽丝
密文
明文
分析
密文
鲍勃 密文
已知明文分析：攻击者不但掌握部分密文，并 且还掌握相对应的明文，希望通过分析得到密 钥或全部明文。
现代应用
文本覆盖
用词语之间的单倍行距代表二进制的0，用双倍行距代表二进
This book制的is m1。ostly about cryptography, not about steganography.
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3.1.2 密码分析
密码分析是研究密钥未知的情况下恢复 明文的科学。密码分析的前提是攻击者已知 密码体制。通常假设攻击者知道正在使用的 密码体制。
解密机
图2.1 对称密钥密码体制的加密，解密过程
：在以后的教学中，用c=Ek(m),m=DK(c)表示加密和解密 过程，其中E和D分别是加密和解密算法，m和c代表明文 和密文。
对称密钥密码体制的类型
序列密码：对明文按字符逐位加密； 分组密码：先对明文分组，再逐组加密。
DES算法是典型代表。
对称密钥密码体制的要求
明
密
文 加密机
文
公开密钥K2
解密机 原来的明文
图2.2 对称密钥密码体制的加密、解密过程
思考上图过程：能不能举例说明上述两个过 程，用公式表达两个过程？哪一个过程的功能是 保密通信，哪一个是数字签名？为什么？
公开密钥密码体制的主要特点是将加密密钥 和解密密钥分开。
密码学概论
電機四 b90901041 吳秉寰
OUTLINE
何謂密碼學，為何需要它 密碼學基礎定義理論 對稱及非對稱式密碼系統的簡介與分析 常見的密碼系統 網路安全實例 (SSL加密) 結論
何謂密碼學 ?
密碼學(Cryptography)
!~$@#%???
破密學(Cryptanalysis)
B E C F D G E H F I G J H K I L J M K N L O M P N Q O R P S Q T R U S V T U V Y W X Z A Y B Z C
A D
W X
bohn is strong → erkq lv vwurqj Using Key : (π=3.1415 ) 314153141531.. bohn is strong → eplo nv txstqh
優缺點比較 (非對稱)
優點 資訊機密性高 (加密機制較嚴密) 鑰匙方便管理 (一公一私) 不可否認性 (數位簽署認證) 缺點 運算複雜耗時長，速度慢
網路安全應用實例 : SSL
SSL(Secure Socket Layer)是Netscape所提出來 的資料保密協定，採用了RC4、MD5，以及RSA 等加密演算法。如果您想登入的網站具有SSL功 能，而且您是使用較新版的瀏覽器，那麼您與網 站之間所傳的資料都可以使用SSL協定來保密， 除非能破解傳輸密碼，否則其他任何人都無法得 到這些機密資料。
對稱式密碼系統
加密以及解密鑰匙可以互相推得(若加密鑰匙 不幸外漏，則解密鑰匙等於一併外漏) ，故 鑰匙分配需透過安全管道，又稱秘密金鑰。
對稱加密常見方法(傳統式)
第二章 密码学概述
为m个字符的小段，也就是说，每一小段是m个字符的 串，可能的例外就是串的最后一小段不足m个字符。加 密算法的运算同于密钥串和明文串之间的移位密码，每 次的明文串都使用重复的密钥串。解密同于移位密码的 解密运算。
维吉尼亚密码
例子：令密钥串是gold，利用编码规则，这个
密钥串的数字表示是(6, 14, 11, 3)。明文串
第二章主要内容
基本概念
密码体制及其分类
古典密码算法
学科定义和内容
密码学(Cryptology)是研究信息系统安全保密
的科学，是对信息进行编码实现隐蔽信息的一
门学问 信息安全就是利用密码学中提供的算法实现信 息在存储、传输、处理等过程中不被损坏的一 门学问
区别：一个是研究算法，一个是研究协议
为可能
相关技术的发展主要包括三个标志性成果
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等几篇 技术报告
第三阶段其它成果
除了提出公钥加密体制外，在对称算法方面也
有很多成功的范例
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，被作为高
例如：明文为：proceed meeting as agreed
现代密码学概论
1.密码学基本概念
而密码分析者，则用其选定的变换函数h， 对截获的密文c进行变换，得到的明文是明文 空间中的某个元素,即m′=h(c)。 一般m′≠m。如果m′=m，则分析成功。
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1.密码学基本概念
为了保护信息的保密性，抗击密码分析， 保密系统应当满足下述要求： ① 系统即使达不到理论上是不可破的， 即pr{m′=m}=0，也应当为实际上不可破的。 就是说，从截获的密文或某些已知的明文密 文对，要决定密钥或任意明文在计算上是不 可行的。
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1.密码学基本概念
在信息传输和处理系统中，除了预定的 接收者外，还有非授权者，他们通过各种办 法（如搭线窃听、电磁窃听、声音窃听等） 来窃取机密信息，称其为截收者。 截收者虽然不知道系统所用的密钥，但 通过分析可能从截获的密文推断出原来的明 文或密钥，这一过程称为密码分析，从事这 一工作的人称为密码分析员，研究如何从密 文推演出明文、密钥或解密算法的学问称为 密码分析学（cryptanalysis /codebreaking) 。
保密通信系统可用示意图表示，它由以 下几部分组成： 明文消息空间M，密文消息 空间C，密钥空间K1和K2。 在单钥体制下K1=K2=K，此时密钥K需经 安全的密钥信道由发送方传给接收方； 加密变换Ek1：M→C，其中k1∈K1，由加 密器完成；解密变换Dk2：C→M，其中 k2∈K2，由解密器实现。
3
1.密码学基本概念
密码学（cryptology ）是一门研究密码保 护通信手段的科学，属于应用数学的范畴， 包括加密理论与解密理论。 密码技术（Cryptography）—把可理解的消 息变换成不可理解消息，同时又可恢复原消 息的方法和原理的一门科学或艺术。密码学 技术可以使消息的内容对(除发送者和接收 者以外)的所有人保密. 可以使接收者验证消息的正确性 是解决计算机与通信安全问题重要技术之一.
第02章密码学概论
传统密码学
四、传统密码学
3、凯撒（Caesar）密码 令 26 个字母分别对应于 0 ～ 25 ， a=1，b=2……y=25，z=0。 凯撒加密变换实际上是c≡ (m + k) mod 26 其中m是明文对应的数据，c是与明文对应的密文数据，k是 加密用的参数，叫密钥。比如明文：data security 对应数据 序列：4，1，20，1，19，5，3，21，18，9，20，25 k=5时，得密文序列
9，6，25，6，24，10，8，0，23，14，25，4
密文：ifyxjhzwnyd 缺点：容易破解密码。
14
传统密码学
四、传统密码学
移位密码：如凯撒（Caesar）密码 。 仿射密码：如果选取k1，k2两个参数，其中 k1 与 26 互素， 令c≡(k1m + k2)mod 26。这种变换称为仿射变换。 置换密码： 1*. 置换π的表示： π＝
17
传统密码学
四、传统密码学
5、维吉尼亚（Vigenere）密码
典型的多表密码，即一个明文字母可表示为多个密 文字母。：
例如：明文为System，密钥为dog，加密过程如下： 明文：S y s t e m 密钥：d o g d o g 密文：V m g w r s 在这个例子中，每三个字母中的第一、第二、第三 个字母分别移动（mod 26）3个，14个和6个位置。
COMPU
TERSY STEMS ECURI TY
密文：CTSETOETCYMREUPSMRUYSI
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传统密码学
四、传统密码学
2、代替法 ：代替密码就是明文中每一个字符被替换成密文 中的另外一个字符，代替后的各字母保持原来位置。对密文 进行逆替换就可恢复出明文。有四种类型的代替密码：（1） （1）单表（简单）代替密码：就是明文的一个字符用相应 的一个密文字符代替。加密过程中是从明文字母表到密文字 母表的一一映射。例：恺撒（Caesar)密码。 （2）同音代替密码：它与简单代替密码系统相似，唯一的 不同是单个字符明文可以映射成密文的几个字符之一同音代 替的密文并不唯一。 （3）多字母组代替密码：字符块被成组加密，例如“ABA” 可能对应“RTQ”，ABB可能对应“SLL”等。例：Playfair密码。 （4）多表代替密码：由多个单字母密码构成，每个密钥加 密对应位置的明文。 例：维吉尼亚密码。
02-密码学-概论
那么存在26! > 288 个可能的密钥
2016/11/8
21
南京邮电大学
多大才算大？
一年中的秒数 3×107 太阳系的平均年龄（年） 6×109 太阳系的平均年龄（秒） 2×1017 50M计算机一年时钟数 1.6×1015 64位数的大小 1.8×1019 128位数的大小 3.4×1038 256位数的大小 1.2×1077 宇宙中的电子数目 8.37×1077 128bit 2128＝3.4*1038 每秒一亿把钥匙需要 1014年。
Februar fest finanzielle folgender Frieden Friedenschluss : 13605 13732 13850 13918 17142 17149 :
现代的分组密码就如同电码本
2016/11/8 29
南京邮电大学
Zimmerman 电报
2016/11/8
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南京邮电大学
密码分析方法
我们知道采取的是代换密码 并不是通过位移实现 我们能通过下面的密文发现密钥吗？
PBFPVYFBQXZTYFPBFEQJHDXXQVAPTPQJKTOYQWIPBVWLXTOXBTFXQWAXBV CXQWAXFQJVWLEQNTOZQGGQLFXQWAKVWLXQWAEBIPBFXFQVXGTVJVWLBTPQ WAEBFPBFHCVLXBQUFEVWLXGDPEQVPQGVPPBFTIXPFHXZHVFAGFOTHFEFBQ UFTDHZBQPOTHXTYFTODXQHFTDPTOGHFQPBQWAQJJTODXQHFOQPWTBDHHIX QVAPBFZQHCFWPFHPBFIPBQWKFABVYYDZBOTHPBQPQJTQOTOGHFQAPBFEQJ HDXXQVAVXEBQPEFZBVFOJIWFFACFCCFHQWAUVWFLQHGFXVAFXQHFUFHILT TAVWAFFAWTEVOITDHFHFQAITIXPFHXAFQHEFZQWGFLVWPTOFFA
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第1章 概论 习题
1．就你所在单位的某个信息系统，试做一个概略的安全风险评估。
2．网络上查找出分组秘密码DES （基本型）原程序或资料，回答：DES 的密钥空间大小？
3．在国标GB2312的6763个汉字“字符”集上（即取q =6763），设计仿射密码，计算其密钥量。
4．在中途岛战争前，美军通过散布“中途岛淡水设备发生故障”的消息，在日军密报中确认了中途岛的代号，从而破译了日军的密报。
问：美军的此次密码分析属于哪种破译类型？
5．明文在整个消息空间中的一个很小的区域内，英语中某些字符不相等的频率就是这样
的一个例子。
再给出两个也能说明英语明文消息有小的区域分布的例子。
6．编制欧几里德算法程序求gcd()u,v ，假设初值满足10240<2-1u,v N =≤。
7．假设,,x e n 均为正整数()x n <，（1）如果2n x 不超过计算机语言某基
本变量类型允许记录的最大整数，研究计算
mod e y x n =的快速算法；（2）如果n 达到计算机语言某基本变量类型允许记录的最大整数的
32倍，研究计算mod e y x n =的快速算法；（3）查找不依赖于通用计算
机的求mod e y x n =的快速算法。
8．判定问题（decision problem ）是仅有两个可能的解（“是”或“否”）的问题。
判定问题∏的全部实例之集D ∏存在划分D Y N ∏∏∏=+，即解
为“是”（“否”）的实例均在Y N ∏∏（）。
中。
比如“正整数n 是素数吗？”
就是一个判定问题。
依赖概率图灵机PTM （Probobilistic Turing machine, 即带有随机数发生器的DTM ）可以定义概率算法
（probobilistic algorithem ）如下：在PTM 上使用算法R 求解判定问题∏。
用[]l I 记实例I 的规模。
如果存在时间复杂度函数T ，使得（1）I D ∏∀∈，PTM 均在[]T l I （）步内停机，并输出“是”或“否”；（2）I Y ∏∀∈，PTM 输出“是”；（3）在N ∏上的出错概率
{ PTM output =""| }1/2r p I N ∏∈≤是
则称R 是一个（解判定问题∏的）概率算法。
在网络上查找到实际使用的求（不少于512比特）大素数的计算机源程序，通过调小其内部循环次数的方法（使得对相同的大整数n 在调整前后有不相同的输出判决），证实它是一个概率算法。
8．为什么安全性基于NP-完全问题的密码体制不一定是安全的？
9．说出下列问题的区别与联系：
i) 图灵可计算的
ii) 难处理的
iii) 易处理的
iv) 确定性多项式时间
v) 实际有效的
10．为什么说一次一密加密抗窃听是无条件安全的？
11．虽然简单代换密码和换位密码对频度分析攻击是十分脆弱的，为什么它们仍被广泛使
用在现代加密方案和密码协议中？
12．加密算法为什么不应该包含秘密设计部分？。