密码学基础_

被用于高卢战争中，
这是一种简单易行的单字母替代密码。
密码学简史
9世纪，阿拉伯的阿尔.金迪
提出频度分析的方法来解密，
通过分析计算密文字符出现的频率来破译密码。
16世纪晚期，苏格兰女王玛丽→ 密码信，策划暗杀英国女王伊丽莎白。
英国的菲利普斯
利用频度分析法成功破解 这次解密将玛丽送上了断头台。
字母使用的频率
Kerckhoffs原则在今天看来仍然具有十分重要的现实意义。
1 K 是 一 个 mm 矩 阵 ， 在 Z 上 可 逆 ， 即 存 在 K 使 得 ： 2 6
Hill密码的例子
例 子 ： 当 m 2 时 ， 明 文 元 素 x ( x 1 , x 2 )， 密 文 元 素 y = ( y 1 , y 2 ) 11 8 ( y 1 , y 2 ) ( x1 , x 2 ) K 3 7 11 8 7 18 1 若K ， 可 得 K 3 7 2 3 1 1 若 对 明 文 ju ly 加 密 ， 它 分 成 2 个 元 素 ( j , u ) , ( l , y ) , 分 别 对 应 于 (9 , 2 0 )， (11,24),有 11 8 (9 , 2 0 ) (9 9 6 0 , 7 2 1 4 0 ) (3, 4 ) 3 7 11 8 且 (1 1, 2 4 ) (1 2 1 7 2 , 8 8 1 6 8 ) (1 1,1 2 ) 3 7 于 是 对 ju ly 加 密 的 结 果 为 d elw
Hill密码分析
完全隐藏了字符(对)的频率信息 线性变换的安全性很脆弱，易被已知明文攻击击破。 如上页例子
, 4 9, 20 3 K ,24 ,12 11 11
密码学简史
17世纪，
英国著名的哲学家 弗朗西斯· 培根 《学问的发展》
最早给密码下了定义：
“所谓密码应具备三个必要的条件，即
易于翻译、第三者无法理解、在一定场合下不易引人生 疑。”
培根所说的这种“不引人生疑”的密码被后人称之为“培 根密码”。
藏头诗
《水浒传》
芦花丛中一扁舟，
俊杰俄从此地游。
义士若能知此理， 反躬难逃可无忧。
密码学简史
1883年，荷兰密码学家A.Kerckhoffs密码设计规则《军事密码学》：
G 密码系统应该是计算安全的； G 密钥由通信双方事先约定好，并根据一定协议进行更换； G 密码系统应该易于使用； G 密码系统应该精确而有效； G 除了密钥，密码系统的所有细节都为对手所知。
Playfair密码分析
Playfair有26*26=676种字母对组合 字符出现几率一定程度上被均匀化 基于字母频率的攻击比较困难
依然保留了相当的结构信息
Hill密码（1929）
基 于 矩 阵 的 线 性 变 换 ： K K1 I 对 每 一 个 kK,定 义 y = e ) xK(m o d2 6 ) k (x 和 dk (y) yK1(m o d2 6 )
同行取右边；
Playfair举例
C I P H E R A B D F G K L M N O Q S T U V W X Y Z
同列取下边； 其它交叉。
(1) balloon -> ba lx lo on -> db sp gs ug (2)Book -> bo ok -> sr qg
(3)Fill -> fi lx lx -> ae sp sp
这是一种多表加密的替代密码，
可使阿尔.金迪和菲利普斯的频度分析法失效。
维吉尼亚方阵密表
密码学简史
维吉尼亚方阵密表
密码学简史
明文：THE BUTCHER THE BAKER AND THE CANDLESTICK MAKER 密钥：BIG BIGBIGB IGB IGBIG BIG BIG BIGBIGBIGBI GBIGB 密文：UPK CCZDPKS BNF JGLMX BVJ UPK DITETKTBODS SBSKS
Βιβλιοθήκη Baidu
字母Ｅ出现的频率最高
Ｊ&Ｚ出现的频率最低
密码学简史
16世纪中期，意大利的卡尔达诺
发明了卡尔达诺漏格板，
覆盖在密文上，可从漏格中读出明文， 这是较早的一种分置式密码。 情书 密钥 追杀令：YOU KILL AT ONCE
密码学简史
16世纪晚期，
法国的维吉尼亚Vigenere 提出著名的维吉尼亚方阵密表、维吉尼亚密码，
密码学简史
19世纪，
英国的巴贝奇、普鲁士的卡西斯基Kasiski 发展了更复杂的频度分析法， 可破解维吉尼亚密码
多字母替换密码-Playfair
Playfair：将明文中的双字母组合作为一个单元对待， 并将这些单元转换为密文的双字母组合。 5 5变换矩阵： I与 J 视为同一字符 加密规则：按成对字母加密 1 ）相同对中的字母加分隔符（如 x ） balloon -> ba lx lo on 3）同行取右边： he ->ec 4 ）同列取下边： dm -> mt 5 ）其它取交叉： kt -> mq ； od -> tr C I P H E R A B D F G K L M N O Q S T U V W X Y Z
密码学基础
主要内容
密码学发展历史
密码学的基本概念 密码体制及其分类 密码分析学 密码体制的安全性
学科认识 Cryptology
cryptos (隐藏之意) logos (词语之意)
希腊词汇
密码学简史
原始部落间的秘密通信 信息载体：奴隶的头,剃光,
信息传递：长出头发的奴隶
大约4000年以前，古埃及贵族 在书写墓碑上的铭文时, 使用了变形的而不是普通的象形文字， 揭开了有文字记载的密码史。
密码学简史
公元前５世纪，古斯巴达人
用一条带子缠绕在一根木棍上， 沿木棍纵轴方向写好明文，
解下来的带子上就只有杂乱无章的密文字母。
解密者只需找到相同直径的木棍， 再把带子缠上去，沿木棍纵轴方向即可读出有意义的明文。 这种叫做“天书”的器械堪称人类历史上最早使用的密码器 械。
密码学简史
公元前1世纪，著名的恺撒密码(古罗马统帅恺撒:约公元前100～44)