【文章內(nèi)容簡介】 P 密文 C 密文 C 明文 P 截獲或篡改 截取者 加密算法 E運算 解密算法 D運算 加密 密鑰 Ke 解密 密鑰 Kd C=Eke(P) Dk(C)=Dkd(Eke(P))=P 加密通信模型 (續(xù) 1) 一些重要概念 ? 密碼編碼學 (cryptography)是密碼體制的設計學，而 密碼分析學 (cryptanalysis)則是在未知密鑰的情況下從密文推演出明文或密鑰的技術。密碼編碼學與密碼分析學合起來即為 密碼學 (cryptology)。 ? 如果不論截取者獲得了多少密文，但在密文中都沒有足夠的信息來惟一地確定出對應的明文，則這一密碼體制稱為 無條件安全的 ，或稱為 理論上是不可破的 。但在無任何限制的條件下，目前幾乎所有實用的密碼體制均是可破的，所以人們關心的是研制出在計算上 (而不是在理論上 )是不可破的密碼體制。 49 50 加密通信模型 (續(xù) 2) 一些重要概念 (續(xù) ) ? 如果一個密碼體制中的密碼不能被可使用的計算資源所破譯，則認為這一密碼體制在 計算上是安全的 。 ? 完成加密和解密的算法稱為密碼體制。 ? 如果一個密碼體制中的密碼在可以使用的資源范圍內(nèi)不能被破譯，那么就認為這一密碼體制在計算上是安全的。加密或破密還與經(jīng)濟有著密切的關系。 51 對稱密鑰密碼體制 ? 對稱密鑰密碼體制 指加密密鑰和解密密鑰相同的密碼體制，又稱常規(guī)密碼體制。 典型加密方法 早期的對稱密鑰密碼體制的加密方法很多，但本質(zhì)上可分為兩大類： ① 換位密碼 不改變明文中字符本身，僅按照某種模式將其重新排列構成密文的加密方法。典型的有列換位、按樣本換位和分組換位。 列換位法 ——把明文按行順序?qū)懭攵S矩陣，再按列順序讀出來構成密文。 52 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 1) ? 換位密碼 (列換位 )舉例 CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 根據(jù)英文字母在 26 個字母中的先后順序，我們可以得出密鑰中的每一個字母的相對先后順序。因為密鑰中沒有 A 和 B，因此 C 為第 1。同理， E 為第 2， H 為第 3,…… ，R 為第 6。于是得出密鑰字母的相對先后順序為 145326。 53 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 2) ? 換位密碼 (列換位 )舉例 CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 根據(jù)英文字母在 26 個字母中的先后順序，我們可以得出密鑰中的每一個字母的相對先后順序。因為密鑰中沒有 A 和 B，因此 C 為第 1。同理， E 為第 2， H 為第 3,…… ，R 為第 6。于是得出密鑰字母的相對先后順序為 145326。 54 CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 根據(jù)英文字母在 26 個字母中的先后順序，我們可以得出密鑰中的每一個字母的相對先后順序。因為密鑰中沒有 A 和 B，因此 C 為第 1。同理， E 為第 2， H 為第 3,…… ，R 為第 6。于是得出密鑰字母的相對先后順序為 145326。 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 3) ? 換位密碼 (列換位 )舉例 55 CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 根據(jù)英文字母在 26 個字母中的先后順序，我們可以得出密鑰中的每一個字母的相對先后順序。因為密鑰中沒有 A 和 B，因此 C 為第 1。同理， E 為第 2， H 為第 3,…… ，R 為第 6。于是得出密鑰字母的相對先后順序為 145326。 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 4) ? 換位密碼 (列換位 )舉例 56 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 5) CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 根據(jù)英文字母在 26 個字母中的先后順序，我們可以得出密鑰中的每一個字母的相對先后順序。因為密鑰中沒有 A 和 B，因此 C 為第 1。同理， E 為第 2， H 為第 3,…… ，R 為第 6。于是得出密鑰字母的相對先后順序為 145326。 ? 換位密碼 (列換位 )舉例 57 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 6) CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 根據(jù)英文字母在 26 個字母中的先后順序，我們可以得出密鑰中的每一個字母的相對先后順序。因為密鑰中沒有 A 和 B，因此 C 為第 1。同理， E 為第 2， H 為第 3,…… ，R 為第 6。于是得出密鑰字母的相對先后順序為 145326。 ? 換位密碼 (列換位 )舉例 58 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 7) CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 先讀順序為 1 的明文列，即 aba 密文的得出 59 CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 再讀順序為 2 的明文列，即 u 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 8) 密文的得出 60 CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 再讀順序為 3 的明文列，即 aio 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 9) 密文的得出 61 CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 再讀順序為 4 的明文列，即 tet 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 10) 密文的得出 62 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 11) CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 再讀順序為 5 的明文列，即 tgf 密文的得出 63 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 12) CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 最后讀順序為 6 的明文列，即 ksr 因此密文就是： abauaiotettgfksr 密文的得出 64 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 13) CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 先寫下第 1 列密文 aba 收到的密文： abauaiotettgfksr 接收端收到密文后按列寫下 65 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 14) CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 再寫下第 2 列密文 u 收到的密文： abauaiotettgfksr 接收端收到密文后按列寫下 66 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 15) CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 再寫下第 3 列密文 aio 收到的密文： abauaiotettgfksr 接收端收到密文后按列寫下 67 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 16) CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 再寫下第 4 列密文 tet 收到的密文： abauaiotettgfksr 接收端收到密文后按列寫下 68 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 17) CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 再寫下第 5 列密文 tgf 收到的密文： abauaiotettgfksr 接收端收到密文后按列寫下 69 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 18) CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 最后寫下第 6 列密文 ksr 收到的密文： abauaiotettgfksr 接收端收到密文后按列寫下 70 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 19) CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 最后按行讀出明文 收到的密文： abauaiotettgfksr 接收端從密文解出明文 71 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 20) CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 最后按行讀出明文 收到的密文： abauaiotettgfksr 接收端從密文解出明文 72 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 21) CIPHER 145326 attack begins atfour 密鑰 順序 明文 最后按行讀出明文 接收端從密文解出明文 密鑰順序明文最后按行讀出明文密鑰順序明文最后按行讀出明文得出的明文： attackbeginsatfour 收到的密文： abauaiotettgfksr 73 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 22) ② 替代密碼 分為簡單替代、多名替代、多表替代和區(qū)位替代四種： 例：簡單替代是把明文中的每個字符都用它右邊 第 k個字母，并認為 Z后面又是 A。其映射關系可 表示為 )()( kaaf ??nmod74 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 23) ? 替代密碼 舉例 (密鑰是 3) abcdefghijklmnopqrstuvwxyz DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC 明文 密文 caesar cipher F 明文 c 變成了密文 F 75 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 24) abcdefghijklmnopqrstuvwxyz DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC caesar cipher FD 明文 密文 明文 a 變成了密文 D 76 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 25) 由于英文字母中各字母出現(xiàn)的頻率早已有人進行過統(tǒng)計，所以根據(jù)字母頻度表可以很容易對這種替代密碼進行破譯。目前替代密碼只作為復雜編碼過程中的個中間步驟。 abcdefghijklmnopqrstuvwxyz DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC 明文 密文 caesar cipher FDH 明文 e 變成了密文 H caesar cipher FDHVDU FLSKHU 明文 r 變成了密文 U ┅ 77 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 26) 兩種對稱密鑰密碼體制 ? 序列密碼密碼體制 將明文 Ｐ 看成是連續(xù)的比特流 (或字符流 )P1P2P3┅ ，并且用密碼序列 K=K1K2K3 ┅ 中的第 i個元素 Ki對明文中的第 i個元素 Pi進行加密，所得密文為 Ck(P)=Ck1(P1) Ck2(P2) Ck3(P3) ┅ 該體制的安全性取決于密鑰的隨機性。如密鑰是真正的隨機數(shù)，又稱一次一密亂碼本體制。 78 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 27) 在開始工作時，種子 I0 對密鑰序列產(chǎn)生器進行初始化。 按照模 2 進行運算，得出： y E (x ) x ki ki i i i? ? ?序列密碼體制 密鑰序列產(chǎn)生器 種子 I0 發(fā)端 ki 密鑰序列產(chǎn)生器 種子 I0 收端 ki ? 密文序列 明文序列 明文序列 xi xi yi yi ? 79 對稱密鑰密碼體制 (續(xù) 28) 密鑰序列產(chǎn)生器 種子 I0 發(fā)送端 ki 密鑰序列產(chǎn)生器 種子 I0 接收端 ki ? 密文序列 明文序列 明文序列 xi xi yi yi ? 在接收端，對 yi 的解密算法為 ： D (y ) y k (x k ) k xki i