【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 39 ? 考慮常用的二字母、三字母組合是破譯簡(jiǎn)單替換密碼的有力手段（ p42給出了最常用的 2字母和 3字母組合） 。 ? 英語(yǔ)單詞以 e、 s、 t、 d結(jié)尾的超過(guò)一半；以 t、 a、 s、w 為起始字母的約為一半。 ? 某些常用用法也會(huì)提供有價(jià)值的線索，如信的開(kāi)頭寫(xiě)Dear ； 源程序的某一位置是版權(quán)聲明；電子資金傳送報(bào)頭格式。 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 40 密碼分析的例： wklv phvvdjh lv qrw wrr kdug wr euhdn T OT TOO TO 2. 先考慮英語(yǔ)中的短詞，如： am is to be he we …, and are you she 等 1. 空格給出了分詞的重要信息（通常實(shí)用中將空格刪除，甚至通常 將字符分 5個(gè)一組書(shū)寫(xiě)。） 3. 重要線索： wrr,英文中常用 xyy結(jié)構(gòu)的單詞只有 see和 too,次常用的 單詞還有 add,odd,off， 特別生疏的單詞 woo和 gee 4. 單詞 lv是 wklv的結(jié)尾，有可能是雙字母單詞 SO,IS,IN等等 …. TSO不可能 。q=N, IN不可能。 Lv可能是 IS. T NOT TOO TO TIS IS NOT TOO TO 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 41 多表代換密碼 ? 用單表代換密碼加密后的密文具有明文的特征，通過(guò)統(tǒng)計(jì)密文中字母出現(xiàn)的頻率能夠比較方便地破解密文 ? 要提高密碼的強(qiáng)度，應(yīng)該讓明文結(jié)構(gòu)在密文中盡量少出現(xiàn) ? 多表代換密碼和多字母代換密碼能夠減少這種密文字母和明文字母之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系 ? 多表代換密碼 是對(duì) 每個(gè)明文字母信息采用不同的單表代換 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 42 ? 如果明文字母序列為 m = m1m2… ， 令 f = f1, f2, … 為代換序列，則對(duì)應(yīng)的密文字母序列為： C=Ek(m)= f1 (m1)f2 (m2) … ? 若代換系列為非周期無(wú)限序列 ,則相應(yīng)的密碼為 非周期多表代換密碼 ? 這類密碼對(duì)每個(gè)明文字母都采用不同的代換表或密鑰進(jìn)行加密，稱作是 一次一密密碼 (onetime pad cipher), 這是一種在理論上唯一不可破的密碼 ? 實(shí)際中經(jīng)常采用 周期多表代換密碼 ，它通常只使用有限的代換表，代換表被重復(fù)使用以完成對(duì)消息的加密 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 43 ? 周期多表代換密碼 此時(shí)代換表系列為： f = f1, f2, …, fd, f1, f2, …, fd, … ? 在對(duì)明文字母序列為 m = m1m2… 進(jìn)行加密時(shí)，相應(yīng)的密文字母系列為： C=Ek(m)= f1 (m1)f2 (m2) … fd (md) f1 (md+1)f2 (md+2) … fd (m2d) … ? 當(dāng) d=1時(shí)，多表代換密碼變?yōu)閱伪泶鷵Q密碼。 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 44 維吉尼亞密碼 ? 維吉尼亞 (Vigen232。re)密碼 是一種 周期多表代換密碼 , 由 1858年法國(guó)密碼學(xué)家維吉尼亞提出 ? 維吉尼亞密碼常常使用英文單詞作為 密鑰字，密鑰則是密鑰字的重復(fù) ? 比如密鑰字是 puter，用它加密明文 sender and recipient share a mon key。密鑰擴(kuò)展為： 明文： senderandrecipientshareamonkey 密鑰： puterputerputerputerc 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 45 ? 維吉尼亞密碼加密過(guò)程簡(jiǎn)述如下： 寫(xiě)下明文，表示為數(shù)字形式； 在明文之上重復(fù)寫(xiě)下密鑰字，也表示為數(shù)字形式； 加密相對(duì)應(yīng)的明文：給定一個(gè)密鑰字母 k和一個(gè)明文字母 m，那么密文字母則是(m+k)mod 26計(jì)算結(jié)果所對(duì)應(yīng)的字母 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 46 維吉尼亞密碼舉例 ? 例 設(shè)密鑰字是 cipher，明文串是 this cryptosystem is not secure, 求密文。 ? 在明文下面重復(fù)寫(xiě)密鑰字，組成密鑰。 明文 M： thiscryptosystemisnotsecure 密鑰 K： cipherciphercipherciphercip ? 將明文和密鑰轉(zhuǎn)化為數(shù)字 明文M=(19,7,8,18,2,17,24,15,19,14,18,24,18,19,4,12,8,18,13,14,19,18,4,2,20,17,4) 密鑰K=(2,8,15,7,4,17,2,8,15,7,4,17,2,8,15,7,4,17,2,8,15,7,4,17,2,8,15) 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 47 ? 對(duì)每個(gè)明文數(shù)字和對(duì)應(yīng)的密鑰數(shù)字，使用ci=(mi+ki )mod 26加密 ? 得到密文數(shù)字為 C=(21,15,23,25,6,8,0,23,8,21,22,15,21,1,19,19,12,9,15,22,8,25,8,19,22,25,19) ? 于是密文為： VPXZGIAXIVWPUBTTMJPWIZITWZT 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 48 維吉尼亞密碼的安全性 ? 維吉尼亞密碼是將 每個(gè)明文字母映射為幾個(gè)密文字母 ? 如果密鑰字的長(zhǎng)度是 m，明文中的一個(gè)字母能夠映射成這 m個(gè)可能的字母中的一個(gè) ? 密文中字母出現(xiàn)的頻率被隱蔽了，它的安全性明顯比單表代換密碼提高了 ? 維吉尼亞密碼的密鑰空間比較大，對(duì)于長(zhǎng)度是 m的密鑰字，密鑰空間為 26m ? 當(dāng) m=5，密鑰空間所含密鑰的數(shù)量大于 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 49 一次一密 ? 一次一密 是非周期多表代換密碼 ? 使用與明文一樣長(zhǎng)且無(wú)重復(fù)的隨機(jī)密鑰來(lái)加密明文，并且該密鑰使用一次后就不再使用 ? 一次一密的安全性是取決于密鑰的隨機(jī)性 ? 但 產(chǎn)生大規(guī)模隨機(jī)密鑰 是一件很困難的事情，目前還沒(méi)有很好的辦法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題 ? 密鑰分配也是一個(gè)難點(diǎn)，由于密鑰不允許重復(fù)使用，因此存在大量的密鑰分配問(wèn)題。 ? 一次一密在實(shí)際中很少使用，主要是用于高度機(jī)密的低帶寬信道 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 50 ? 前面介紹的密碼都是以 單字母 作為代換對(duì)象 ? 多字母代換密碼 每次對(duì) 多個(gè)字母 進(jìn)行代換 ? 多字母代換的優(yōu)點(diǎn)是容易隱藏字母的自然出現(xiàn)頻率，有利于對(duì)抗統(tǒng)計(jì)分析 ? Playfair 密碼 和 Hill 密碼 都是多字母代換密碼 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 51 ? 代換密碼 是將明文字母用不同的密文字母代替 ? 置換密碼 則保持明文的所有字母不變 ,只是打亂明文字母的位置和次序 ? 置換密碼 實(shí)現(xiàn)方法有很多 .下面介紹一種列置換加密方法 ? 假如用密鑰 work，加密明文 permutation cipher hide the message by rearranging the letter order 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 52 ? 將明文按照密鑰的長(zhǎng)度一行一行地寫(xiě)成一個(gè)矩陣，然后按照密鑰字母對(duì)應(yīng)的數(shù)值從小到大，按照列讀出即為密文 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 53 ? 在密鑰 work中，字母對(duì)應(yīng)的數(shù)字從小到大排列是 eknortw，按照這個(gè)順序讀出上面矩陣的列即是密文 : EIEHGRGTRAPESEIEDPTHTAANTEUCIEYNEOTIDSRGLRROREERTE MNHMBAHR 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 54 周期換位 (置換密碼 ) 設(shè) m 是某固定的正整數(shù) , K是由 {1,… ,m}的所有置換構(gòu)成 ,對(duì)一個(gè)密鑰 π(即置換 ),我們定義 加密： Eπ(x1,… ,xm)=(xп (1),…… , xп (m))和 解密： Dπ(y1,…… y m)=( yп 1(1),…… , yп 1(m)) 這里 π1是 π的逆置換 。 如讓 m=4, π= 對(duì)明文 can you understand 可加密為 :(P16） 明文： c a n y o u u n d e r s t a n d 密文： N Y A C U N U O R S E D N D A T ( 1 2 3 4 3 4 2 1 ) 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 55 ? m的大小影響安全強(qiáng)度 ? 某字母在明文中出現(xiàn)的頻率等于在密文中出現(xiàn)的頻率 ? 置換密碼比較簡(jiǎn)單，經(jīng)不起已知明文攻擊 ? 但是置換密碼與代換密碼相結(jié)合，可以得到效果很好的密碼。 2021/11/10 Ch3(1)對(duì)稱加密技術(shù) 56 替換和換位是傳統(tǒng)密碼學(xué)中最重要的手段： 替換 制造混亂 (混淆 ,confusion)，使密文與明文的關(guān)系復(fù)雜化，使得輸出是輸入的非線