【正文】 1 密碼學基礎(chǔ) 2 密碼學的起源和發(fā)展 ? 三個階段： ? 1949年之前密碼學是一門藝術(shù) ? 1949～ 1975年密碼學成為科學 ? 1976年以后密碼學的新方向 ——公鑰密碼學 3 第 1階段－古典密碼 ? 密碼學還不是科學 ,而是藝術(shù) ? 出現(xiàn)一些密碼算法和加密設(shè)備 ? 密碼算法的基本手段 出現(xiàn) ，針對的是字符 ? 簡單的密碼分析手段出現(xiàn) ? 主要特點：數(shù)據(jù)的安全基于算法的保密 4 Phaistos圓盤，一種直徑約為 160mm的 CretanMnoan粘土圓盤，始于公元前 17世紀。表面有明顯字間空格的字母，至今還沒有破解。 第 1階段－古典密碼 5 20世紀早期密碼機 6 ?1883年 Kerchoffs第一次明確提出了編碼的原則：加密算法應建立在算法的公開不影響明文和密鑰的安全。 ?這一原則已得到普遍承認，成為判定密碼強度的衡量標準，實際上也成為傳統(tǒng)密碼和現(xiàn)代密碼的分界線。 第 1階段－古典密碼 7 ? 計算機使得基于復雜計算的密碼成為可能 ? 相關(guān)技術(shù)的發(fā)展 ? 1949年 Shannon的 ? The Communication Theory of Secret Systems” ? 1967年 David Kahn的 《 The Codebreakers》 ? 19711973年 IBM Watson實驗室 的 Horst Feistel等幾篇技術(shù)報告 ? 主要特點： 數(shù)據(jù)的安全基于密鑰而不是算法的保密 第 2階段 1949~1975 8 ? 1976年： Diffie amp。 Hellman 的 ? New Directions in Cryptography” 提出了不對稱密鑰 ； ? 1977年 Rivest,Shamir amp。 Adleman提出了 RSA公鑰算法 ? 90年代逐步出現(xiàn)橢圓曲線等其他公鑰算法 ? 主要特點： 公鑰密碼使得發(fā)送端和接收端無密鑰傳輸?shù)谋Ｃ芡ㄐ懦蔀榭赡? 第 3階段 1976~ 9 ? 1977年 DES正式成為標準 ? 80年代出現(xiàn) ? 過渡性 ? 的 ? Post DES”算法 ,如IDEA,RCx,CAST等 ? 90年代對稱密鑰密碼進一步成熟 Rijndael,RC6, MARS, Twofish, Serpent等出現(xiàn) ? 2022年 Rijndael成為 DES的替代者 第 3階段 1976~ 10 保密通信 11 保密通信的功罪 ? 100年前， 1894年的中日甲午海戰(zhàn)，中國慘敗，其本質(zhì)是由于清政府的腐敗，但其中一個重要的具體原因，是日方在甲午戰(zhàn)爭前就破譯了清政府使用的密電碼。日方破譯的電報多達一百余則，對清政府的決策、海軍的行蹤等了如指掌，因而日方不僅在海戰(zhàn)中取得了勝利，還迫使清政府簽訂 ? 馬關(guān)條約 ? ，割讓遼東半島、臺灣及澎湖列島，賠償軍費白銀 2億兩。 12 保密通信的功罪 ? 1917年 1月，正當?shù)谝淮问澜绱髴?zhàn)進入第三個年頭時，英國海軍破譯機關(guān)截收到了德國外長齊默爾曼簽發(fā)的一份密報，經(jīng)過一個多月的辛勤勞作，終于在 2月下旬完全破開了那份密報。密報稱，德國將在歐洲進行無限制的潛艇戰(zhàn)，意思是說，中立國家的船隊也在其打擊目標之列，同時指出，若美國不再保持中立，就要求墨西哥與德國結(jié)盟，對美宣戰(zhàn)。英國外交部在權(quán)衡了種種利弊后，到 2月 22日將此密報交給了美國政府，德國政府的陰謀激怒了開戰(zhàn)以來一直保持中立并且在三個月前還聲明繼續(xù)保持中立的美國人，五個星期后美國對德宣戰(zhàn)，出兵西線，既避免了在美國本土燃起戰(zhàn)火，又加速了協(xié)約國的勝利。 13 保密通信的功罪 ? 1941年 12月，日本取得了突襲珍珠港、摧毀美國太平洋艦隊主力的重大勝利，為了完全控制太平洋，并設(shè)法誘出在珍珠港的美國艦隊殘部予以徹底消滅，日本制定了于 1942年 6月突然攻擊夏威夷前哨中途島的計劃。 14 保密通信的功罪 ? 當時日本海軍使用的是日本最高級的密碼體制 ——紫密，它的第二版本 JN25b自 1940年 12月 1日啟用后應在 1942年 4月 1日內(nèi)第三版本 JN25c替換。但由于艦船分散在廣闊的海域不停地轉(zhuǎn)移，給分發(fā)新的版本增添許多困難，因此替換工作延期到 5月 1日，后因同樣的原因再延期 —個月，到 6月 1日啟用新版本。這就使盟國破譯人員有充分的時間更透徹地破解 JY25b。 5月 27日，山本的作戰(zhàn)命令已基本上被破譯，美國太平洋艦隊司令尼米茲海軍上將發(fā)布作戰(zhàn)計劃，將 3艘航空母艦部署在敵艦不可能偵察到的海域，戰(zhàn)斗打響時也以突然攻擊的方式打擊日軍的突擊艦隊。 6月 4日，日軍 4艘巨型航空母艦在一日之內(nèi)相繼被炸沉．從此日本海軍由進攻轉(zhuǎn)為防御，最終走向失敗。 15 保密通信的功罪 ? 1943年春天，山本五十六為了控制不斷惡化的殘局，親自前住所羅門群島基地巡視，以鼓舞士氣。在視察前五天， 1943年 4月 13日，日軍第八艦隊司令將山本行將視察的行程、時間表，用 JN25體制加密后播發(fā)給有關(guān)基地，以作好迎接的準備，盡管該體制的所用版本在 4月 1日剛換過，但美國破譯人員根據(jù)過去的經(jīng)驗，迅速地破譯了這份密報，美軍決定在空中打掉山本的座機，使日軍失去一位戰(zhàn)略家，沉重地打擊日軍士氣。經(jīng)過精心組織，周密安排，終于使山本五十六在飛往視察地途中，被美軍飛機擊落，葬身于叢林深處。 16 密碼學起源 ? 密碼是通信雙方按約定的法則進行信息特殊變換的一種重要保密手段。依照這些法則，變明文為密文，稱為加密變換；變密文為明文，稱為解密變換。 ? １７世紀，英國著名的哲學家弗朗西斯 培根在他所著的 《 學問的發(fā)展 》 一書中最早給密碼下了定義，他說， ? 所謂密碼應具備三個必要的條件，即易于翻譯、第三者無法理解、在一定場合下不易引人生疑。 ? 加密 解密 明文 密文 原始明文 17 密碼學起源 ? 謀成于密，敗于泄 ——明 揭暄 兵經(jīng)百言 》 ? 古典密碼學包含兩個互相對立的分支，即密碼編碼學（ Cryptography）和密碼分析學（ Cryptanalytics）。前者編制密碼以保護秘密信息，而后者則研究加密消息的破譯以獲取信息。二者相反相成，共處于密碼學的統(tǒng)一體中。 ? 現(xiàn)代密碼學除了包括密碼編碼學和密碼分析學外，還包括安全管理、安全協(xié)議設(shè)計、散列函數(shù)等內(nèi)容。 18 密碼學起源 ? 大約在 4000年以前，在古埃及的尼羅河畔，一位擅長書寫者在貴族的基碑上書寫銘文時有意用加以變形的象形文字而不是普通的象形文字來寫銘文，從而揭開了有文字記載的密碼史。這篇頗具神秘感的碑文，已具備了密碼的基本特征：把一種符號 (明文 )用另一種符號 (密文 )代替。 19 密碼學起源 ? 公元前 5世紀，古斯巴達人使用了一種叫做 ? 天書 ?的器械，這是人類歷史上最早使用的密碼器械。? 天書 ? 是一根用草紙條、皮條或羊皮紙條緊緊纏繞的木棍。密信自上而下寫在羊皮紙條上。然后把羊皮紙條解開送出。把羊皮紙條重新纏在一根直徑和原木棍相同的木棍上，這樣字就一圈圈跳出來。 20 密碼學起源 ? 公元前 1世紀古羅馬凱撒大帝時代曾使用過一種 ? 代替式密碼 ? ，在這種密碼中，每個字母都由其后的第三個字母（按字母順序）所代替。這種代替式密碼直到第二次大戰(zhàn)時還被日本海軍使用。 ? 公元前 4世紀前后，希臘著名作家艾奈阿斯在其著作《 城市防衛(wèi)論 》 中就曾提到一種被稱為 ? 艾奈阿斯繩結(jié) ? 的密碼。它的作法是從繩子的一端開始，每隔一段距離打一個繩結(jié)，而繩結(jié)之間距離不等，不同的距離表達不同的字母。 21 密碼學起源 ? 〈 六韜．龍韜．陰符 〉 武王問太公曰： ‘ 引兵深入諸侯之地，三軍猝有緩急，或利或害。吾將以近通遠，從中應外，以給三軍之用。為之奈何？ ’ 太公曰： ‘ 主與將，有陰符。凡八等：有大勝克敵之符，長一尺；破軍殺將之符，長九寸；降城得邑之符，長八寸；卻敵報遠之符，長七寸；誓眾堅守之符，長六寸；請糧益兵之符，長五寸；敗軍亡將之符，長四寸；失利亡士之符，長三寸。諸奉使行符，稽留者，若符事泄，聞者告者，皆誅之。八符者，主將秘聞，所以陰通言語，不泄中外相知之術(shù)。敵雖圣智，莫之通識。 ’ 武王曰： ‘ 善哉。 ’ 22 密碼學起源 ? 〈 六韜．龍韜．陰書 〉 武王問太公曰： ‘ 引兵深入諸侯之地，主將欲合兵，行無窮之變，圖不測之利。其事繁多，符不能明；相去遼遠，言語不通。為之奈何？ ’ 太公曰： ‘ 諸有陰事大慮，當用書，不用符。主以書遺將，將以書問主。書皆一合而再離，三發(fā)而一知。再離者，分書為三部；三發(fā)而一知者，言三人，人操一分，相參而不知情也。此謂陰書。敵雖圣智，莫之能識。 ’ 武王曰： ‘ 善哉。 ’ 23 密碼學起源 ? 在古代還出現(xiàn)過一種被稱為 ? 疊痕法 ? 的密碼，使用時先把信紙折疊幾下（上下及左右），然后鋪平信紙，將傳遞的信息按順序一個個分開，寫在折痕的交叉點上，每一個交叉點寫一個字。然后再在空白位置上填上公開的普通信文，普通信文與秘密信文的文字通順地連貫在一起。為了防止被敵人察覺，使用這種密碼需要在編公開信文上下些功夫。如果在秘密信文上再用些暗語式密碼，那么敵人就更難看出破綻了。 ? 宋曾公亮、丁度等編撰 《 武經(jīng)總要 》 “字驗 ? 記載，北宋前期，在作戰(zhàn)中曾用一首五言律詩的 40個漢字，分別代表 40種情況或要求，這種方式已具有了密碼本體制的特點。 24 密碼學起源 ? 暗號。簡單地說，暗號就是通過用物件的狀態(tài)或人的行為來傳達事先約定的信息．如窗臺上的花瓶、手中拿著的報紙、口中昨著的曲子，可分別代表 ? 現(xiàn)在安全 ? 、 ? 我是你要找的人 ? 、 ? 我在找自己人 ? 等明確的信息． ? 隱語。暗號是把信息變換為物件或動作，隱語則是把信息變換成與此信息完全無關(guān)的 (但有意義的 )語言．據(jù)說，1941年，日本偷襲珍珠港前兩星期，美國情報人員曾截獲一次重要的電話對話．那是兩名分別在東京和華盛頓的日本高級官員之間的通話．這段對話里 ? 小孩出生 ? 的真正意思是 ? 發(fā)動戰(zhàn)爭 ? ． ? 在華盛頓的日本人：是不是真的有個小孩要出生了 ? ? 在東京的日本人：是的．而且看來馬上就要出生了． ? 在華盛頓的日本人：這個小孩真的要生了嗎 ?是在哪個方向呢 ? 25 密碼學起源 ? 16世紀意大利數(shù)學家卡爾達諾發(fā)明的一種保密通信方法，史稱 ? 卡爾達諾漏格板 ? ．漏格板是一張用硬質(zhì)材料 (如硬紙、羊皮、金屬等 )做成的板，上面挖了一些長方形的孔，即漏格． 26 密碼學起源 ? 〈兵經(jīng)百言．衍部．傳〉軍行無通法，則分者不能合，遠者不能應。彼此莫相喻，敗道也。然通而不密，反為敵算。故自金、旌、炮、馬、令箭、起火、烽煙，報警急外；兩軍相遇，當詰暗號；千里而遙，宜用素書，為不成字、無形文、非紙簡。傳者不知，獲者無跡，神乎神乎！或其隔敵絕行，遠而莫及，則又相機以為之也。 ? 27 密碼學起源 ? 大約在 1793年，當時的美國總統(tǒng)托馬斯杰斐遜發(fā)明了一種輪子密碼機。轉(zhuǎn)動輪子使明文中的所有字母全排在一條直線上為止．這時圓柱體的其他 25行字母也因這一行的固定而被固定了．任選這 25行中的一行發(fā)出去即為密文． 28 密碼學起源 ? “謎 ? （ ENIGMA）密碼最初是由一個叫胡戈 科赫的荷蘭人發(fā)明的。起初主要提供給想保護自己生意秘密的公司使用，但其商界的銷路一直不理想。后來德國人將其改裝為軍用型，使之更為復雜可靠。德國海軍于 1926年開始使用? ENIGMA”，陸軍則于 1928年開始使用。 1933年，納粹最高統(tǒng)帥部通信部決定將 ? ENIGMA”作為德國國防軍新式閃擊部隊的通信裝置。德國人在戰(zhàn)爭期間共生產(chǎn)了大約 10多萬部 ? 謎 ? 密碼機。 1940年，經(jīng)過盟軍密碼分析學家的不懈努力， ? 恩尼格瑪 ? 密碼機被動攻破，盟軍掌握了德軍的許多機密，而德國軍方卻對此一無所知。 29 密碼學起源 ? 傳說，古時候有一對夫妻，男的名叫李石匠，女的叫張小花。李石匠靠手藝賺錢，張小花在家紡紗織布。一年，李石匠參加修建石橋，因工程緊張，十一個月也沒回家一次。張小花獨自在家只有紡車做伴。一天石匠工地回來一個工友路過她家，她托這個工友給丈夫帶去一封書信。 30 密碼學起源 ? 第六十回 吳用智賺玉麒麟 梁山泊義軍頭領(lǐng)宋江久慕盧俊義的威名，一心想招取盧俊義上山坐第一把交椅，共圖大業(yè)，替天行道。智多星吳用扮成一個算命先生，