密码学发展史

欧洲的密码学
15世纪密码技术被广泛用于欧洲的政治、经济及文化领域 里。特别是政治上的尔虞我诈、明争暗斗，对密码的加密 和解密技术提出了更高的要求。
到16世纪末期，密码学更趋重要，以致大多数国家设立专 职的密码秘书从事编制新密钥，加、脱密信件和破译截获 的书信。准密本的代码表也在这一时期得以完善，与此同 时还出现了多名码（多个明文对应密文）和多义码（有两 三个对应明文的密文）。
• 20世纪初，意大利物理学家奎里亚摩·马可尼发明了无线 电报，让无线电波成为新的通讯手段，它实现了远距离通 讯的即时传输。由于通过无线电波送出的每条信息不仅传 给了己方，也传送给了敌方，这就意味着必须给每条信息 加密。
• 随着第一次世界大战的爆发，对密码和解码人员的需求急 剧上升，一场秘密通讯的全球战役打响了。
其他古典密码
栅栏密码
明文：THERE IS A CIPHER 去掉空格后变为：THEREISACIPHER TEESC P E HRI A I H R TEESCPE HRIAIHR
其他古典密码
Playfair密码
一种替换密码，1854年由查尔斯·惠斯通发明。经莱 昂·普莱费尔提倡在英国军地和政府使用。它使用方便而 且可以让频度分析法变成瞎子，在1854到1855年的克里 米亚战争和1899年的布尔战争中有广泛应用。但在1915 年的一战中被破译了。
。。。。。 R- RS T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M NO P Q
。。。。。 Z -Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y
对如明文加密：
TO BE OR NOT TO BE THAT IS THE QUESTION
希腊
1
2
3
4
5
1
A
B
C
D
E
2
F
G
H
I/J
K
3
L
M
N
O
P
4
Q
R
S
T
U
5
V
W
X
Y
Z
公元前2世纪，一个叫Polybius的希腊人设计了一 种将字母编码成符号对的方法，他使用了一个称 为Polybius的校验表，这个表中包含许多后来在 加密系统中非常常见的成分。Polybius校验表由 一个5´5的网格组成，网格中包含26个英文字母， 其中I和J在同一格中。相应字母用数对表示。在古 代，这种棋盘密码被广泛使用。
1628年4月,由于一个年轻人破开了雨格诺教徒的密码,亨 利二世孔戴亲王,攻占了久攻不克的雷阿尔蒙特城。
1781年，美军破译了克林顿将军与康华利将军的通讯信 件，使英国舰队增援约克敦的计划失败，并迫使康华利投 降，确定了独立战争的胜利。
多表替代
• 1466年或1467年初，利昂·巴蒂斯塔·艾伯蒂第一 个提出，后来又为许多人逐步发展成当今大多数 密码体制所属的一种密码类型。
修泽遗迹出土的字 碑，记载1-8 与 32-35 的数字
希伯来民族是以色列的祖先。希伯来人开发出了三 种加密法，称为“atbah”、“atbash”和“albam”。
希伯来
A B G D H V Z Ch T Y K Th Sh R Q Tz P O S N M L
“诗的最后一行，”索菲继续说道： “是说埃特巴什 将会使真相暴露无遗。埃特巴什？我听过这个词。”
到18世纪,有些准密本已发展到两千至三千个组码。
18世纪,黑屋非常普遍，在维也纳，十人的密码组平均每天 能处理80到100封信件（上至拿破仑等高官，下至平民百 姓），加密信件经常遭到坚持不懈的密码分析。
密码的影响力
公元16世纪晚期，英国的菲利普斯(Philips)利用频度分 析法成功破解苏格兰女王玛丽的密码信，信中策划暗杀英 国女王伊丽莎白，这次解密将玛丽送上了断头台。
恺撒密码 （公元前 一世纪）
被用于高卢战争
它是将英文字母向前推移k位。以此字母替代的密表，如 k=5，则密文字母与明文与如下对应关系 a bcde fg h i j k l mnopq r s t uvwx y z FGHIJ KLMNOPQRSTUVWXYZABCDE k就是最早的文字密钥
密码分析的始祖——阿拉伯人
多表替代
• 乔范·巴蒂斯塔·贝拉索曾是红衣主教卡皮的随从， 1553年，他出版了一本名为《乔范·巴蒂斯塔·贝拉索 先生的密码》，提出文字密钥的应用。即根据密钥来 决定用哪一行的密表来进行替换，
A BCD EFG H I JK L MN OPQRSTUVWXYZ A -A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z B -B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A C- C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B D- D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C
——《密码中的秘密》
密码学的发展历程大致经历了三个 阶段
• 古典密码（手工、机械阶段 -１９４９ ） • 近代密码（计算机阶段１９４９-１９７５） • 现代密码（１９７６-）
古典密码（手工、机械阶段）
古埃及
• 人类文明刚刚形成的公元前2000年，古埃 及就有了密码。贵族克努姆霍特普二世的 墓碑上记载了在阿梅连希第二法老王朝供 职期间它所建立的功勋。上面的象形文字 不同于我们已知的普通埃及象形文字，而 是由一位擅长书写的人经过变形处理之后 写的，但是具体的使用方法已经失传。人 们推测这是为了赋予铭文以庄严和权威。
公元8世纪中叶，在阿拔斯王朝，为了统治一个 庞大的帝国，行政系统中广泛地使用了密码，比 如国家敏感事务、税收。 他们设计并且使用代替和换位加密（单表替换）。 对《古兰经》的编年启示了字母的字频规律。 公元9世纪，阿拉伯的密码学家阿尔·金迪al' Kindi (801?~873年) 提出解密的频度分析方法， 通过分析计算密文字符出现的频率破译密码。
SCIENCE为密钥
SC IEN ABDFG HJ KLM OPQRT UVWXY
SK-------HI SC--------CI CN--------IS SA--------AH
其他古典密码
博福特密码 一次性便笺密码
有线电报产生了现代编码学 无线电报产生了现代密码分析学
• 1844年，萨米尔·莫尔斯发明了莫尔斯电码：用一系列的 电子点划来进行电报通讯。电报的出现第一次使远距离快 速传递信息成为可能，事实上，它增强了西方各国的通讯 能力。
“我并不奇怪，”兰登在一边回应：“你可能是从密 码学101里听到的。埃特巴什码可能是迄今人们所知最古 老的密码了。”
当然喽！有谁不知道赫赫有名的希伯来编码体系？索 菲心想。
• 希伯来的三种加密法在希伯来文著作中到 处使用，特别是atbash。
• 希伯来圣经中的加密启示了中世纪的修道 士和记述者的字母替代思想。
“不可破译”的维吉尼亚密码 （？）
法国外交官维吉尼亚Blaise de Vigenere(1523-1596) 在1585年写成了《论密码》集中了当时密码学的很 多精华（密码分析除外）。
对贝拉索密码，他采用自身密钥体制，即以一个共同约 定的字母为起始密钥，以之对第一个密文脱密，得到 第一个明文，以第一个明文为密钥对第二个密文脱密， 以此类推。如此不会重复使用密钥。
估计密钥长度。找出隶属于同一凯撒表的 字母，对其进行频度分析（卡西斯基试验）
查尔斯·巴贝奇
• 自动化计算机研制的先驱 • 分析机
“任何人不惜步我的后尘，而能 成功地建造一个包括了数学分析 的全部执行部门的机器，……我 就敢把我的声誉交给他去评价， 因为只有他才能充分鉴赏我努力 的实质及其成果的价值。”
齐默尔曼电报
公元20世纪初，第一次世界大战进行到关键 时刻，英国破译密码的专门机构“40号房间” 利用缴获的德国密码本破译了著名的“齐默 尔曼电报”，促使美国放弃中立参战，改变 了战争进程。
斯巴达的skytale
• 长期的战争使得斯巴达人发展 出了自己的一套加密方式，公 元前5世纪，斯巴达人就使用一 种名为scytail的器械，他们把 一个带状物，呈螺旋形紧紧地 缠在一根权杖或木棍上，之后 再沿着棍子的纵轴书写文字， 在这条带状物解开后，上面的 文字将杂乱无章，收信人需用 一根同样直径的棍子重复这个 过程，看到明文，这是人类历 史上最早的加密器械。
单表替换的 克星---频度
分析
欧洲的密码学
• 大约在1379年，欧洲第一本关于密码学的 手册由Gabriela de Lavinde编写，由几个 加密算法组成，并且为罗马教皇Clement 七世服务。这个手册包括一套用于通信的 密钥，并且用符号取代字母和空格，形成 了第一个简要的编码字符表（称为 Nomenclators）。该编码字符表后来被逐 渐扩展，并且流行了几个世纪，成为当时 欧洲政府外交通信的主流方法。
• 自从有了文字以来，人们为了某种需要总是想法 设法隐藏某些信息，以起到保证信息安全的目的。
在这些诡秘莫测的字符背后，或是隐含着政客那 冷酷阴毒的计谋、武士那阴森滴血的剑影，或是 携带着智者狡黠的微笑、情人绵绵不绝的秋 波……可以说，密码是当一种文化在文学、科学 和语言发达到一定的复杂程度，当秘密的、符号 性的信息交流达到不可或缺的阶段应运而生的一 种信息交流的特殊工具。
艾伯蒂密码圆盘
多表替代
• 修道院院长约翰内斯·特里特米乌斯在1508年初从事 写作一本专讲密码学的书，使多表代替又向前跨出了 一大步，书名为“多种写法”，此书在他死后一年半 出版，是密码学第一本印刷书籍。
• 书中第五章出现方表： Military----Mjnl。。