信息安全第2章密碼學(xué)基礎(chǔ)(完整版)
【正文】 母。 ?例如，明文 a用 c來(lái)代換， b用剩下的 25個(gè)字母中隨機(jī)的一個(gè)來(lái)代換， c用剩下的 24個(gè)字母中隨機(jī)的一個(gè)來(lái)代換， …… ，以此類推。 經(jīng)典密碼學(xué) ?經(jīng)典密碼（古典密碼）對(duì)于今天來(lái)說(shuō)，是極不安全的，是極易破解的，但其基本方法仍然是近、現(xiàn)代密碼學(xué)的基礎(chǔ)。 密碼可能經(jīng)受的攻擊 攻擊類型 攻擊者擁有的資源 惟密文攻擊 ?加密算法 ?截獲的部分密文 已知明文攻擊 ?加密算法， ?截獲的部分密文和相應(yīng)的明文 選擇明文攻擊 ?加密算法 ?加密黑盒子，可加密任意明文得到相應(yīng)的密文 選擇密文攻擊 ?加密算法 ?解密黑盒子，可解密任意密文得到相應(yīng)的明文 密碼分析方法 窮舉破譯法 對(duì)截收的密報(bào)依次用各種可解的密鑰試譯，直到得到有意義的明文；一般來(lái)說(shuō)，要獲取成功必須嘗試所有可能密鑰的一半。研究分析解密規(guī)律的科學(xué)稱作密碼分析學(xué)。所以即使對(duì)方知道了采用的加密算法，由于不知道具體參數(shù)取值，也無(wú)法根據(jù)密文計(jì)算出明文。 被動(dòng)攻擊 (Passive attack)：對(duì)一個(gè)保密系統(tǒng)采取截獲密文進(jìn)行分析的攻擊 。 加密員 或 密碼員 (Cryptographer)：對(duì)明文進(jìn)行加密操作的人員。 （信息代碼變換、數(shù)據(jù)電平變換） ?變換是什么？ 變換是一種算法實(shí)現(xiàn)過(guò)程。 轉(zhuǎn)輪密碼機(jī) ENIGMA，由 Arthur Scherbius于 1919年發(fā)明，面板前有燈泡和插接板； 4輪ENIGMA在 1942年裝備德國(guó)海軍，英國(guó)從 1942年 2月到 12月都沒(méi)能解讀德國(guó)潛艇的信號(hào)。 密碼學(xué)的發(fā)展歷史 (3) ?兩次世界大戰(zhàn)大大促進(jìn)了密碼學(xué)的發(fā)展。 ? Julius Caesar發(fā)明了凱撒密碼 密碼學(xué)的發(fā)展歷史 (2) ? 1834年，倫敦大學(xué)的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)教授惠斯頓發(fā)明了電機(jī)，這是通信向機(jī)械化、電氣化躍進(jìn)的開(kāi)始，也為密碼通信采用在線加密技術(shù)提供了前提條件。這是一個(gè)多表加密設(shè)備，密鑰長(zhǎng)度為442，周期固定。 ? 1977年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)局頒布了數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn) DES ? 2022年 11月 26日，正式頒布 AES為美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 密文 (Ciphertext)或 密報(bào) (Cryptogram)：明文經(jīng)密碼變換成的一種隱蔽形式。 截收者 (Eavesdropper)：在信息傳輸和處理系統(tǒng)中的非受權(quán)者 ， 通過(guò)搭線竊聽(tīng) 、 電磁竊聽(tīng) 、 聲音竊聽(tīng)等來(lái)竊取機(jī)密信息 。 ?例如，加密算法為 Y=aX+b，其中， X為明文，計(jì)算后 Y成為密文。 ? 序列密碼體制 （ Stream Cipher） ?將明文和密鑰都劃分為位 (bit)或字符的序列，并且對(duì)明文序列中的每一位或字符都用密鑰序列中對(duì)應(yīng)的分量來(lái)加密。已知量和未知量的關(guān)系視加密和解密算法而定，尋求這種關(guān)系是確定性分析法的關(guān)鍵步驟。 ? 1994年， 40多個(gè)國(guó)家的 600多位科學(xué)家通過(guò) Inter，歷時(shí) 9個(gè)月破譯了 RSA129密碼， 1999年又破譯了RSA 140密碼， 2022年， RSA200也被成功破譯。 因此，為了提高窮舉分析的難度， 密鑰空間必須很大 。 ?在第二次世界大戰(zhàn)中，盟軍使用它作為通信加密工具。例如，mu被加密為 CM ?否則，明文的其他字母將由與其同行，且與下一個(gè)同列的字母代替。也就是說(shuō)，密鑰循環(huán)使用。發(fā)送者對(duì)所發(fā)送的消息加密，然后銷毀亂碼本中用過(guò)的一頁(yè)或磁帶部分。 ?基于這些原因，一次一密在實(shí)際中極少應(yīng)用。 ? 美國(guó)人 Edward Hebern認(rèn)識(shí)到：通過(guò)硬件卷繞實(shí)現(xiàn)從轉(zhuǎn)輪機(jī)的一邊到另一邊的單字母代替，然后將多個(gè)這樣的轉(zhuǎn)輪機(jī)連接起來(lái)，就可以實(shí)現(xiàn)幾乎任何復(fù)雜度的多個(gè)字母代替。 ?最后一個(gè)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)完一圈之后，它前面的轉(zhuǎn)輪就旋轉(zhuǎn)一個(gè)引腳，有點(diǎn)像時(shí)鐘的齒輪。ENIGMA在納粹德國(guó)二戰(zhàn)初期的勝利中起到的作用是決定性的。 ? 為了破譯 ENIGMA，英國(guó)人將國(guó)內(nèi)最優(yōu)秀的數(shù)學(xué)家悉數(shù)照進(jìn)莊園。 ?它的優(yōu)點(diǎn)是可以應(yīng)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。正是他打破了 ENIGMA不可戰(zhàn)勝的神話。 ? 德國(guó)人在 1938年底又對(duì) ENIGMA作了大幅度改進(jìn)。 他研究的結(jié)果就是永遠(yuǎn)被尊為經(jīng)典的 ENIGMA。轉(zhuǎn)輪被齒輪連接起來(lái)，當(dāng)一個(gè)轉(zhuǎn)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，可以將一個(gè)字母轉(zhuǎn)換成另一個(gè)字母。在簡(jiǎn)單的縱行換位密碼中，明文以固定的寬度水平地寫(xiě)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(xiě)在圖表紙上，然后水平地讀出明文。接收者在解密消息后銷毀亂碼本中用過(guò)的一頁(yè)或磁帶部分。通過(guò)計(jì)算重復(fù)密文序列間距的公因子，分析者可能猜出密鑰詞的
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