第二章：密码技术基础

假设m＝3，密钥字为“GUN”，其对应的数 字串是K=(6,20,13)，要加密的明文为： killthem。则操作如下： 明文对应的数字为：10 8 11 11 19 7 4 12 加密密钥为： 6 20 13 6 20 13 6 20 相加变换后： 16 2 24 17 13 20 10 6 密文为： H C Y R N V W G
几种典型的古典密码
移位密码
明文：wewillmeetatmidnight 密文：hphtwwxppelextoytrse
k=11 密文？
几种典型的古典密码
当K=3时，此密码体制通常叫恺撒密码 (Caesar Cipher)，由Julius Caesar首先使 用。可以看出移位密码将明文在明文空间中 循环移K位而成密文。
密钥
密码分析者
密钥
窃听
密文
明文
加密算法 加解密过程示意图
明文
解密算法
古典密码实例
希腊密码（二维字母编码查表）公元前2世纪 1
1 2 A F
2
B G
3
C H
4
D IJ
5
E K
3
4 5
L
Q V
M
R W
N
S X
O
T Y
P
U Z
密文：2315313134 明文：HELLO
古典密码实例
凯撒密码：公元前50年
Biblioteka Baidu 置换密码
多表代换密码，先把明文信息分组，在1到m 的位置上进行行置换变换，以m=5为例： 2 5 1 3 4 (以一个单词为key) 明文：wewillmeetatmidnight wewil lmeet atmid night 密文：elwwi mtlee tdami itngt
明文：wewillmeetatmidnight
公元前50年，古罗马的凯撒大帝在高卢战争中采用的加 密方法。凯撒密码算法就是把每个英文字母向前推移K位。
A B C D E F G …… X Y Z D E F G H I J …… A B C
明文:Jiangxi Normal University 密文:mldqjal qrupdo xqlyhuvlwb
第二章：信息加密技术与应用
宋 艳
密码技术的基本知识
密码学的几个基本概念 明文（M、P）、密文（C）、加密（E(x)）、 解密（D(x)）、加密算法、解密算法、加密密 钥和解密密钥。 一个密码系统（密码体制）通常由五个部分组 成： 明文空间M，全体明文的集合 密文空间C，全体密文的集合 密钥空间，全体密钥的集合K＝（Ke，Kd） 加密算法E，C＝E(M,Ke) 解密算法D, M=D(C ,Kd), D是E的逆变换
接收方用发送方进行加密的那把私有密钥对 接收到的加密信息进行解密，得到信息明文.
密钥 发送方 (= 密钥 接收方) 明文 发送方 加密 密文 Internet 密文 解密 密钥 接收方 明文 接收方
对称加密的特点
优点： 加解密速度快 缺陷 ：首先是密钥数目的问题 n×(n-1)/2 其次是安全传输密钥也是一个难题 第三是无法鉴别彼此身份
密钥：this 1 2 3 4 1 2 4 3
密文： iwewellmtetanmidtigh
1 2 3
2 3 4
4
1
明文： wewillmeetatmidnight
对称密码体制（私钥密码体制）： 如果Ke=Kd，或者由其中一个很容易推导出 另一个 非对称密码体制（公钥密码体制） 如果在计算上Kd不能推导出Ke，将Ke 公开也不会损害Kd的安全性
例：明文（记做m）为“important”，Key=3， 则密文（记做C）则为“LPSRUWDQW”。
代换密码
明文：wewillmeetatmidnight 密文：khkzbbthhmxmtzaszogm
维吉尼亚密码
多表代换密码 令M=E=K=(Z26)m，对任意的K＝(k1,k2,…,km)， 其加/解密算法为： Ek(x1,x2,…,xm)=(x1+k1,x2+k2,…,xm+km) Dk(y1,y2,…,ym)=(y1-k1,y2-k2,…,ym-km) 这种密码每次将m个字母对应的数字进行 变换，其加减法运算是在Z26下进行的，即 yi=(xi+ki) mod 26 Xi=(yi-ki) mod 26 (i=1,2,…,m)
单字母加密方法
例 1：Caesar（恺撒）密码，见表 1。 表1 明文字母 密文字母 明文字母 密文字母 Caesar（恺撒）密码表 a b D E n o Q R c F p S d e G H f I g J h i j k l m K L M N O P
q r s t u v w x y z T U V W X Y Z A B C
古典密码实例
若将字母编号a-z对应为1-26 凯撒变换c=(m+k)mod n n=26
对称加密技术
对称加密系统——私有密钥
• 对称加密特点
数据的发送方和接受方使用的是同一把私有密钥，即 把明文加密成密文和把密文解密成明文用的是同一把 私有密钥。
对称加密过程
发送方用自己的私有密钥对要发送的信息进 行加密 发送方将加密后的信息通过网络传送给接收 方