4密钥短语密码 密码表是从正常顺序字母表按某种规律 变换而成 优点是便于记忆,缺点是密钥量小,保 密强度低。 如果代换字母表由26个字母随机抽取排 列,则共有26!种不同的排列,即共有 26!个不同密钥。 26!≈4×1026,是一个很大的量。 用穷举法进行密码分析,即便利用现代 计算机,也是很困难的
4.密钥短语密码 密码表是从正常顺序字母表按某种规律 变换而成 优点是便于记忆，缺点是密钥量小，保 密强度低。 如果代换字母表由26个字母随机抽取排 列，则共有26！种不同的排列，即共有 26！个不同密钥。 26!≈4×1026，是一个很大的量。 用穷举法进行密码分析，即便利用现代 计算机，也是很困难的
为了保留随机代换密码密钥量大的优点, 同时又克服密钥不便记忆的缺点,就产 生了密钥短语密码。 基本思想是任意选择一个英文短语作为 密钥,去掉重复字母后,将其依次写在 明文字母表的下面,然后将字母表中没 有在短语中出现的字母依次写在此短语 后面,就可构造出一个字母代换表
为了保留随机代换密码密钥量大的优点 ， 同时又克服密钥不便记忆的缺点，就产 生了密钥短语密码。 基本思想是任意选择一个英文短语作为 密钥，去掉重复字母后，将其依次写在 明文字母表的下面，然后将字母表中没 有在短语中出现的字母依次写在此短语 后面，就可构造出一个字母代换表
例23:取密钥短语为 key phrase cipher, 则其代换表为 A =a, b, c, d, e, f, g,h, i,j, k,I, m, n, o, p, g, r, s, t, u, v, W, x, y,z A'=K,E,Y,P,H,R,A,S,G,l,B,D,F,G,J,L,M,N,0,Q,T,U,V,W,X,z 若明文 m=key phrase cipher 则密文c= BHX LSNKOH YCLSHN 密钥短语是可以任意选择的,故可构成的 代换字母表的数量是极大的 足以对付密码分析者用穷举法进行的攻击 同时密钥短语既可任意选择,又便于记忆
例2.3：取密钥短语为key phrase cipher， 则其代换表为 A =a,b,c,d,e,f,g,h,i,j,k,l,m,n,o,p,q,r,s,t,u,v,w,x,y,z A'=K,E,Y,P,H,R,A,S,C,I,B,D,F,G,J,L,M,N,O,Q,T,U,V,W,X,Z 若明文m=key phrase cipher 则密文c=BHX LSNKOH YCLSHN 密钥短语是可以任意选择的，故可构成的 代换字母表的数量是极大的 足以对付密码分析者用穷举法进行的攻击 同时密钥短语既可任意选择，又便于记忆
223密码分析的统计方法 密钥短语密码与其他单表代换密码一样, 每个字母都是用另一个字母固定代换 因而明文中所用语言的各种统计特性都 会反应到密文中, 这样只要所截获的密文具有适当长度, 足以反映出所用语言的某些统计特性, 利用统计方法就可以很快破译单表代换 密码
2.2.3密码分析的统计方法 密钥短语密码与其他单表代换密码一样， 每个字母都是用另一个字母固定代换 因而明文中所用语言的各种统计特性都 会反应到密文中， 这样只要所截获的密文具有适当长度， 足以反映出所用语言的某些统计特性， 利用统计方法就可以很快破译单表代换 密码
表4.1字母统计表 频率0.056003|0.79 0.090.05280.06270.0130.0420.0390024 频率「0.07070.00.09 0.10500240.000.04000.090.008 字母e出现的频率最高,z出现的频率最低。 依据各字母出现频率大小的不同,可将26 个字母划分为五组,如下表所示: 表4.2英文字母分类表 极高频率字母集 Ⅱ类 次高频率字母集 t loins r 中等频率字母集 d l 低频率字母集 cu mwfgypb 极低频率字母集 k jx gz
表 4.1 字母统计表 字母 a B c d e f g h i j K l m 频 率 0.0356 0.0139 0.0279 0.0378 0.1304 0.0289 0.0199 0.0528 0.0627 0.0013 0.042 0.0339 0.0249 字母 n o p q r s t u V w X y z 频 率 0.0707 0.0797 0.0199 0.0012 0.0677 0.0607 0.1045 0.0249 0.0092 0.0149 0.0017 0.0199 0.0008 字母e出现的频率最高，z出现的频率最低。 依据各字母出现频率大小的不同，可将26 个字母划分为五组，如下表所示： 表 4.2 英文字母分类表 Ⅰ类 极高频率字母集 E Ⅱ类 次高频率字母集 t a o i n s h r Ⅲ类 中等频率字母集 d l Ⅳ类 低频率字母集 c u m w f g y p b Ⅴ类 极低频率字母集 v k j x q z
利用统计分析方法,破译单表代换密码的方法 是: 首先根据密文的统计分析得到单字母频率分布 表,将密文字母按频率分类,并与明文字母分 类表进行比较,得到初步了解; 通过研究双字母、三字母或四字母的密文组合 来区分元音和辅音字母,从而确定表示元音的 那些密文字母 采用猜字法,像 beginning, committee, people; omorrow等在密文中也会以某种形式出 现,由此进行试验。 综合利用英语本身的各种统计特性,对单表代 换进行统计分析,破译这类单表密码。 如何克服这类攻击?
利用统计分析方法，破译单表代换密码的方法 是： 首先根据密文的统计分析得到单字母频率分布 表，将密文字母按频率分类，并与明文字母分 类表进行比较，得到初步了解； 通过研究双字母、三字母或四字母的密文组合 来区分元音和辅音字母，从而确定表示元音的 那些密文字母； 采用猜字法，像 beginning,committee, people,tomorrow等在密文中也会以某种形式出 现，由此进行试验。 综合利用英语本身的各种统计特性，对单表代 换进行统计分析，破译这类单表密码。 如何克服这类攻击？
23多表代换密码 多表代换密码就是用一个以上代换表依次对明文 字母进行代换的加密方法。令明文字母表为Zn, z=(x,x2…)为代换系列,m=(mm2…)为明文字母序列, 则相应的密文字母序列是: C=Ek(m)=r(m)=(x1(m1)x2(m2)…) 若是非周期的无限序列,则相应的密码为非周期 多表代换密码。 这类密码对每个明文字母都采用不同的代换表 (或密钥),称为一次一密组密码,是理论上唯 一不可破的密码,它可以使明文特点完全隐蔽, 需要密钥量和明文信息长度相同而难于广泛使用
2.3 多表代换密码 多表代换密码就是用一个以上代换表依次对明文 字母进行代换的加密方法。令明文字母表为 Zq， ( , , ) 1 2 为代换系列， ( ) m m1m2 为明文字母序列， 则相应的密文字母序列是： ( ) ( ) ( ( ) ( ) ) c Ek m m 1 m1 2 m2 若是非周期的无限序列，则相应的密码为非周期 多表代换密码。 这类密码对每个明文字母都采用不同的代换表 （或密钥），称为一次一密钥密码，是理论上唯 一不可破的密码，它可以使明文特点完全隐蔽， 需要密钥量和明文信息长度相同而难于广泛使用
为了减少密钥量,在实际应用中多采用周期多表代换 密码,即代换表个数有限,重复使用,此时代换序列 为x=(x,n2…z1,x,n2…“z,“),相应于明文m的密文为 c=Ek(m)=x(m)=(丌1(m1)z2(m2)…4(m)x1(ma4+1)z2(ma+2)…xa(ma+d)…) 当d=1时就退化为单表代换
当d=1时就退化为单表代换 为了减少密钥量，在实际应用中多采用周期多表代换 密码，即代换表个数有限，重复使用，此时代换序列 为 ( , , , , , , ) 1 2 d 1 2 d ，相应于明文 m 的密文为 ( ) ( ) ( ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ) c Ek m m 1 m1 2 m2 d md 1 md 1 2 md 2 d md d
23.1几种多表代换密码 1维吉尼亚密码 以加法密码为基础的周期代换密码。 d个代换表x=x1z2z由d个字母序列给定的密钥 K=(k1,k2…k)∈石决定,其中k(i=1,"d确定明文第 i+d个字母(t为正整数)的移位次数,即 Ci+td=Eki (mi+td)=mi+td+ ki mod q 称K为用户密钥,其周期地延伸就给出了整 个明文加密所需的工作密钥
2.3.1几种多表代换密码 1.维吉尼亚密码 以加法密码为基础的周期代换密码。 d 个代换表 1 2 d 由 d 个字母序列给定的密钥 d d Zq K (k1, k2 ,k ) 决定，其中 ki(i=1,…d)确定明文第 i+td 个字母(t 为正整数)的移位次数,即 ci+td=Eki(mi+td)=mi+td+ki mod q 称K为用户密钥,其周期地延伸就给出了整 个明文加密所需的工作密钥
例2.4:令q=26,m= user key and working key,用户密钥K=RAD|0,即d=5, 则有: 明文 m=user key and wor king key 密钥K=RAD0RAD|0RAD|oRAD|0 密文c= LSHZ YVY DVR NOUSWEG NMM
例 2.4 ： 令 q=26,m=user key and working key，用户密钥K=RADIO，即d=5， 则有： 明文m=user key and working key 密钥K=RADI ORA DIO RADIORA DIO 密文c=LSHZ YVY DVR NOUSWEG NMM