密码学简介68891

（4）若p1=p2，则插入一个事先约定的字母于重复字母 之间，并用前述方法处理。
（5）若明文字母为奇数个，则在明文的末端添加某个约 定好的字母作为填充。
例：密钥为monarchy，构造的字母矩阵 如下：
MON A R C HY BD E F G I/J K
L P QS T
U V WX Z
(3)按密钥决定的次序按列一次读出
14235 c r ypt ogr ap
密钥中字 母在英文 字母表中 出现的次 序为 14235
hyi s a
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i edsc 故时：的C换r位yp加to密gria密p文hy为ies:a：nCapOnpHliNedIIscYciRenIcPeD.e密N钥P为AScPreSnCy
MD5的破解
2004年8月17日，美国加州圣巴巴拉的国际密码 学会议（Crypto’2004）上，来自中国山东大学 的王小云教授做了破译MD5、HAVAL-128、 MD4和RIPEMD算法的报告，公布了MD系列算 法的破解结果。
MD5密码算法，运算量达到2的80次方。即使采 用现在最快的巨型计算机，也要运算100万年以上 才能破解。但王小云和她的研究小组用普通的个人 电脑，几分钟内就可以找到有效结果。
个字母）
(1)若p1,p2在同一行，则对应的密文c1,c2分别是紧靠 p1 p2右端的字母。其中第一列被看作是最后一列的右方。
（2）若p1,p2在同一列，则对应的密文c1,c2分别是紧 靠p1 p2下方的字母。其中第一行被看作是最后一行的下 方。
（3）若p1,p2不在同一行也不在同一列，则对应的密文 c1,c2是由p1 p2确定的矩阵的其它两角的字母。且c1和 p1同行，c2和p2同行。
“99%的人在这个领域里永远也不会成功”。
姚期智
祖籍湖北省孝感市孝昌县，1946年12月生于上海，著名物理 学家，计算机学家。
1967年获得台湾大学物理学士学位，1972年获得美国哈佛 大学物理博士学位，1975年获得美国伊利诺依大学计算机科 学博士学位；1975年至1986年先后在美国麻省理工学院数 学系、斯坦福大学计算机系、加利福尼亚大学伯克利分校计算 机系任助教授、教授；
SHA-1的破解
2005年初，王小云和她的研究小组宣布，成功破 解邮箱密码。
2005年8月，王小云、姚期智等联手于国际密码 讨论年会尾声部份提出SHA-1杂凑函数杂凑冲撞 算法的改良版。此改良版使破解SHA-1时间缩短 为2的63次方步（原来需要2的80次方步）。
因为王小云的出现，美国国家标准与技术研究院宣 布，美国政府5年内将不再使用SHA-1，取而代 之的是更为先进的新算法，微软、Sun和 Atmel 等知名公司也纷纷发表各自的应对之策。
MD5的前身有MD2、MD3和MD4。
MD5的应用举例
MD5最广泛被用于各种软件的密码认证和钥匙识 别上。
通俗的讲就是人们讲的序列号。
它的作用是让大容量信息在用数字签名软件签署私 人密钥前被“压缩”成一种保密的格式（就是把一 个任意长度的字节串变换成一定长的大整数）。
不管是MD2、MD4还是MD5，它们都需要获得 一个随机长度的信息并产生一个128位的信息摘要。
现代密码学
AES （Advanced Encryption Standard,高级数据加密标准）
是美国联邦政府采用的一种区块加密标准， 2001年发布。
2006年，高级加密标准已然成为对称密钥加 密中最流行的算法之一。
现代密码学
RC5和RC4： 一种算法简单安全性却很高的对称密码；使用三种 基本运算：加法、按位异或、循环左移；仅五行代 码即可实现算法。
MD5将整个文件当作一个大文本信息，通过 其不可逆的字符串变换算法，产生了这个唯 一的MD5信息摘要。
MD5在网络中的应用举例
各网站要保存用户的资料，但明文保存时又 怕万一被哪个攻击者攻入网站，下载了数据 库，所以我们常用MD5进行散列各种重要的 资料。但是现在有好多工具是可以进行简单 的破解的。
些单元转换为密文双字母组合。
先构造5*5的密文表。
例：密钥为monarchy，则构造的字母矩
阵如下：
5*5 的矩阵：
MON A R C HY BD E F G I/J K
1、从左至右， 从上至下依次填 入密钥字母（去 除重复字母）
L P QS T U V WX Z
2、以字母表顺 序依次填入其他 字母。（I,J算一
RSA（Rivest-Shamir-Adleman）： 1978年出现，第一个非对称公钥密码系统，是第 一个能同时用于加密和数字签名的算法，安全性依 赖于大数分解 。
消息认证、数字签名和Hash函数（MD5，SHA）
MD5
MD5的设计者: MIT的Rivest
MD5即Message-Digest Algorithm 5（信
破解密码途中的艰辛
王小云破解密码的方法与众不同。虽然现在是信息 时代，密码分析离不开电脑，但对王小云来说，电 脑只是自己破解密码的辅助手段。更多的时候，她 是用手算。手工设计破解途径。
一般而言，一种先进的密码被设计出来后，要破解 需要10年左右的时间，而设计一种新的密码大约 需要8年的时间。密码学就是在这种不断的创立和 破解中发展的。
将明文按行写在一张格纸上，然后按列读出结果， 即为密文。为了增加变换的复杂性，可设定读出 列的不同次序（次序为算法的密钥）。
例：明文为cryptography is a applied science.设密 钥为creny.
(1)确定密钥中字母在英文字母表中的出现次序
(2)将明文按密钥的长度逐行列出
加密思想
加密思想
代替
单表代替 多表代替
换位
倒叙密码 栅栏密码 列转置密码
多表代替密码：
使用明文字母到密文字母的多个映射来隐藏单字母出现 的频率分布，其中每个映射是简单代替密码中的一对一 映射（即处理明文消息时使用不同的单字母代替）。
首先将明文字符划分为长度相同的消息单元（即明文组） 其次将明文组中不同位置的字母进行不同的代替。 例：普莱费尔密码 出现于1854年，将明文中的双字母作为一组，并将这
MD5的应用举例
在UNIX下有很多软件在下载的时候都有一 个文件名相同，文件扩展名为.md5的文件， 在这个文件中通常只有一行文本，大致结构 如：
MD5 (tanajiya.tar.gz) =
0ca175b9c0f726a831d895e269332461
这就是tanajiya.tar.gz文件的数字签名。
若明文p=armuhsea
先将明文分组：ar mu hs ea 基于上表的对应密文为：RM CM BP IM(JM)
维吉尼亚密码
由法国著名的外交官于1568年发明。
使用一个词组作为密钥，密钥中的一个字母用来确 定一个替代表，每一个密钥字母用来加密一个明文 字母，第一个密钥字母加密明文的第一个字母，第 二个密钥字母用来加密明文的第二个字母，等所有 的密钥字母使用完后，密钥又循环使用。
第七章 密码学简介
古典密码学 现代密码学
古典密码
1949年以前的古典密码 自从历史上有了战争，就有了密码学，最初的
密码学就是为了保密。
王先生：
来信收到，你的盛情真是难以 报答。我已在昨天抵答广州。秋雨
连绵，每天需备雨伞一把方能上街 ，苦矣！大约本月中旬我才能返回
，届时再见。
弟
李明
王先生：
来信收到，你的盛情真是难以
RGYAEE TPALCE.
现代密码学
DES （Data Encryption Standard,数据加 密标准）：
出自IBM 的研究工作，并在 1977 年被美国政府正式采纳。 自动取款机（Automated Teller Machine，ATM）使用
DES。 DES 现在仅用于旧系统的鉴定，而更多地选择新的加密标准 —
若明文为code 则密文为MNEA
使用密钥的单表代替密码
例：初始词组密钥为TIMEISUP,则去掉一个重复字 母I，得到密钥为TIMESUP。再求code对应的密文？
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使用密钥的单表代替密码
选用一个英文单词密码或词组，去掉其中重复的字母得 到一个无重复字母的字母串作为密钥，然后将字母表中 的其他字母依次写在该字母串之后，就可以得到一个字 母替代表。 例：密钥K=TIME
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报答。我已在昨天抵答广州。秋雨
连绵，每天需备雨伞一把方能上街
，苦矣！大约本月中旬我才能返回
，届时再见。
弟
李明
另一方得到情报：“情报在雨伞把中”。
古典密码的加密思想
加密思想
代替
单表代替 多表代替
换位
倒叙密码 栅栏密码 列转置密码
单表密码举例
希腊时代的恺撒密码，就是将英文字母移位一个固定的值。
王小云的研究成果表明了从理论上讲电子签名可以 伪造，必须及时添加限制条件，或者重新选用更为 安全的密码标准，以保证电子商务的安全。
SHபைடு நூலகம்-1
SHA (Secure Hash Algorithm，安全 散列算法) ，由美国专门制定密码算法的标 准机构———美国国家标准技术研究院与美 国国家安全局设计，早在1994年就被推荐 给美国政府和金融系统采用，是美国政府目 前应用最广泛的密码算法。