信息安全第2章密碼學基礎(chǔ)(文件)
【正文】 rd Hebern認識到：通過硬件卷繞實現(xiàn)從轉(zhuǎn)輪機的一邊到另一邊的單字母代替，然后將多個這樣的轉(zhuǎn)輪機連接起來，就可以實現(xiàn)幾乎任何復雜度的多個字母代替。 ? 為了使轉(zhuǎn)輪密碼更安全，人們還把幾種轉(zhuǎn)輪和移動齒輪結(jié)合起來，所有轉(zhuǎn)輪以不同的速度轉(zhuǎn)動，并且通過調(diào)整轉(zhuǎn)輪上字母的位置和速度為破譯設(shè)置更大的障礙。 ?最后一個轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)完一圈之后，它前面的轉(zhuǎn)輪就旋轉(zhuǎn)一個引腳，有點像時鐘的齒輪。它的專利在 1918年在美國得到確認。ENIGMA在納粹德國二戰(zhàn)初期的勝利中起到的作用是決定性的。 ? 1939年 7月，英國情報部門在倫敦以北約 80公里的一個叫布萊奇利的地方征用了一所莊園。 ? 為了破譯 ENIGMA，英國人將國內(nèi)最優(yōu)秀的數(shù)學家悉數(shù)照進莊園。 ?從海里打撈起來的二戰(zhàn)中用到的 ENIGMA 隱蔽通道和隱寫術(shù) ?嚴格來說，隱蔽通道和隱寫術(shù)這兩種技術(shù)并不是加密，而是隱藏。 ?它的優(yōu)點是可以應用于通信雙方寧愿他們的秘密通信被發(fā)現(xiàn)而不愿其中的重要內(nèi)容丟失的情況。 ?同加密相比，隱蔽通道和隱寫術(shù)有一些缺點，它需要許多額外的付出來隱蔽相對較少的信息。正是他打破了 ENIGMA不可戰(zhàn)勝的神話。不久，一批英國數(shù)學家也悄悄來到這所莊園，破譯恩尼格瑪密碼的工作進入了沖刺階段。 ? 德國人在 1938年底又對 ENIGMA作了大幅度改進。 ENIGMA在二戰(zhàn)中的傳奇 ?二戰(zhàn)中德國軍隊大約裝備了三萬臺 ENIGMA。 他研究的結(jié)果就是永遠被尊為經(jīng)典的 ENIGMA。 ?為使機器更安全，可把幾種轉(zhuǎn)輪和移動的齒輪結(jié)合起來。轉(zhuǎn)輪被齒輪連接起來，當一個轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動時，可以將一個字母轉(zhuǎn)換成另一個字母。 ?一般地，可先利用代換技術(shù)加密，再用置換技術(shù)將密文再次加密。在簡單的縱行換位密碼中，明文以固定的寬度水平地寫在一張圖表紙上，密文按垂直方向讀出，解密就是將密文按相同的寬度垂直地寫在圖表紙上，然后水平地讀出明文。 一次一密的缺點 ?一個一次一密加密系統(tǒng)，需要在某個規(guī)則基礎(chǔ)上建立百萬個隨機字符，提供這樣規(guī)模的真正隨機字符集市相當艱巨的任務。接收者在解密消息后銷毀亂碼本中用過的一頁或磁帶部分。發(fā)送者用每一個明文字符和一次一密亂碼本密鑰字符的模 26加法。通過計算重復密文序列間距的公因子，分析者可能猜出密鑰詞的長度（ 因為密鑰詞是重復使用的 ） 。 ?例如密鑰字母為 a，明文字母為 c，則密文字母為 0+2(mod26)=2，也就是 c。 代換規(guī)則 Playfair密碼的優(yōu)點 ? Playfair密碼與簡單的單一字母替代法密碼相比有了很大的進步 ? 雖然僅有 26個字母，但有 26 26＝ 676種字母對，因此，識別字母對要比單個字母要困難得多 ? 一個明文字母有多種可能的代換密文字母，使得頻率分析困難的多 (hs成為 BP, hq成為 YP)。例如， ar被加密為 RM。從左至右、從上至下填入該關(guān)鍵詞的字母（去除重復字母），然后再以字母表順序?qū)⒂嘞碌淖帜柑钊刖仃囀Ｓ嗫臻g。re密碼 ?采用相關(guān)的單表代換規(guī)則 ?由密鑰來決定給定變換的具體規(guī)則 最著名的多表代換加密體制 Playfair ?由英國科學家 Charles Wheatstone于 1854年發(fā)明，以其好友 Baron Playfair的名字命名。 單表代換密碼 ?使用一個密文字母表，并且用密文字母表中的一個字母來代替一個明文字母表中的一個字母。 ?需測試的密鑰只有 25個。因此，在 21世紀，只有經(jīng)得起通過 Inter進行全球攻擊的密碼，才是安全的密碼。但實際中，任何一種能保障安全要求的實用密碼都會設(shè)計得使這一方法在實際上是不可行的。密碼破譯者對截收的密文進行統(tǒng)計分析，總結(jié)出其間的統(tǒng)計規(guī)律，并與明文的統(tǒng)計規(guī)律進行對照比較，從中提取出明文和密文之間的對應或變換信息。兩者解決問題的途徑有很大差別 密碼設(shè)計是利用數(shù)學來構(gòu)造密碼 密碼分析除了依靠數(shù)學、工程背景、語言學等知識外，還要靠經(jīng)驗、統(tǒng)計、測試、眼力、直覺判斷能力 …… ，有時還靠點運氣。 密碼系統(tǒng)的分類 (3) ?根據(jù)加密算法是否變化分類 ? 設(shè) E為加密算法， K0, K1,…,K n,為密鑰，M0,M1,…,M n為明文， C為密文 ? 固定算法密碼體制 ?C0=E(M0,K0), C1=E(M1,K1),..., Cn=E(Mn,Kn) ? 變化算法密碼體制 ?C0=E1 (M0,K0), C1=E2 (M1,K1),..., Cn=En (Mn,Kn) 密碼分析 截收者在不知道解密密鑰及通信者所采用的加密體制的細節(jié)條件下，對密文進行分析，試圖獲取機密
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