密码学 (第二讲) 古典密码 张焕国 武汉大学计算机学院
密 码 学 （第二讲） 古典密码 张焕国 武汉大学计算机学院
、古典密码 虽然用近代密码学的观点来看,许多 古典密码是很不安全的,或者说是极易 破译的。但是我们不能忘记古典密码在 历史上发挥的巨大作团。 另外,编制古密码的基本方法对于 编制近代密码仍然有效
一、古典密码 虽然用近代密码学的观点来看，许多 古典密码是很不安全的，或者说是极易 破译的。但是我们不能忘记古典密码在 历史上发挥的巨大作用。 另外，编制古典密码的基本方法对于 编制近代密码仍然有效
、古典密码 C. D. Shannon ●采用混淆、扩散和乘积的方法来设计密码 ●混淆:使密文和明文、密钥之间的关系复杂化 扩散:将每一位明文和密钥的影响扩大到尽可 能多的密文位中。 乘积和迭代:多种加密方法混合使用 对一个加密函数多次迭代 古典密码编码方法: ●置换,代替,加法
一、古典密码 C. D. Shannon: z 采用混淆、扩散和乘积的方法来设计密码 z 混淆：使密文和明文、密钥之间的关系复杂化 z 扩散：将每一位明文和密钥的影响扩大到尽可 能多的密文位中。 z 乘积和迭代：多种加密方法混合使用 对一个加密函数多次迭代 古典密码编码方法： z 置换，代替，加法
、古典密码 1、置换密码 把明丈中的字母重新排列,字母本身不变, 但其位置改变了,这样编成的密码称为置 换密码。 最简单的置换密码是把明文中的字母顺序倒过来, 然后截成固定长度的字母组作为密文。 明文:明晨5点发动反攻。 MING CHEN WU DIAN FA DONG FAN GONG 密文: GNOGN AFGNO DAFNA IDUWN EHCGN IM
1、置换密码 • 把明文中的字母重新排列，字母本身不变， 但其位置改变了，这样编成的密码称为置 换密码。 • 最简单的置换密码是把明文中的字母顺序倒过来 最简单的置换密码是把明文中的字母顺序倒过来， 然后截成固定长度的字母组作为密文 然后截成固定长度的字母组作为密文。 明文：明晨5点发动反攻。 MING CHEN WU DIAN FA DONG FAN GONG 密文：GNOGN AFGNO DAFNA IDUWN EHCGN IM 一、古典密码
、古典密码 把明文按某一顺序排成一个矩阵,然后按另一顺 序选出矩阵中的字母以形成密文,最后截成固定长 度的字母组作为密文。 例如 明文: MING CHEN WU DIAN FA DONG FAN GONG 矩阵: MINGCH选出顺序:按列 ENWUDI ANFADO改变矩阵大小和取出序列 NGFANG可得到不同的密码 ONG 密文: MEANO INNGN NWFFG GUAA CDDN HOG
例如： 明文：MING CHEN WU DIAN FA DONG FAN GONG 矩阵：MINGCH 选出顺序：按列 ENWUDI ANFADO 改变矩阵大小和取出序列 NGFANG 可得到不同的密码 ONG 密文：MEANO INNGN NWFFG GUAA CDDN HIOG •把明文按某一顺序排成一个矩阵， 某一顺序排成一个矩阵， 然后按另一顺 序选出矩阵中的字母以形成密文，最后截成固定长 度的字母组作为密文。 一、古典密码
、古典密码 。理论上: ①、置换密码的加密钥是置换矩陴p, 解密钥是置换矩陈p1。 ②、置换密码经不起已知明文政击
• 理论上： ①、置换密码的加密钥是置换矩阵p， 解密钥是置换矩阵p-1 。 ②、置换密码经不起已知明文攻击。 1 2 3 … n a1 a2 a3 … an P = 一、古典密码
、古典密码 2、代替密码 首先构造一个或多个密文字母表,然后用 密文字母表中的字母或字母组来代替明文字母 或字母组,各字母或字母组的相对位置不变, 但其本身改变了。这样编成的密码称为代替密 码。 ①单表代替密码 ②多表代替密码 ③多名代替密码
2、代替密码 首先构造一个或多个密文字母表 首先构造一个或多个密文字母表，然后用 密文字母表中的字母或字母组来代替明文字母 或字母组，各字母或字母组的相对位置不变 各字母或字母组的相对位置不变， 但其本身改变了 但其本身改变了。这样编成的密码称为代替密 这样编成的密码称为代替密 码。 ①单表代替密码 ②多表代替密码 ③多名代替密码 一、古典密码
、古典密码 (1).单表代替密码 只使用一个密文字母表,并且用密文字母表中的 个字母来代替明文字母表中的一个字母。 明文字母表:A={a0,a1,…,an-1 密文字母表:B=b,b1,…,bn1 定义一个由A到B的映射:f:A→B f(a,)=b 设明文:M=(m,m1, 则密文:C=((mn),f(m1),…,f(mn1) 筒单代替密码的密钥就是映射函数或密文字母表B
⑴．单表代替密码 只使用一个密文字母表 只使用一个密文字母表，并且用密文字母表中的一 并且用密文字母表中的一 个字母来代替明文字母表中的一个字母 代替明文字母表中的一个字母。 明文字母表：A＝{ a0 , a1 ,..., an-1 } 密文字母表：B ＝{ b0 , b1 ,..., bn-1 } 定义一个由A到 B的映射：f:A→B f(ai )= bi 设明文：M =（m0 , m1 ,..., mn-1 ）, 则密文：C =(f(m0 ),f(m1 ),...,f(mn-1 ))。 简单代替密码的密钥就是 密码的密钥就是映射函数f或密文字母表B。 一、古典密码
、古典密码 (1)单表代替密码 ①、加法密码 A和B是有n个字母的字母表。 定义一个A到B的映射:f:A→B f(a;)=b;=a j=i+k mod n 加法密码是用明文字母在字母表中后面第k个字母 来代替。 K=3时是著名的凯撒密码
⑴单表代替密码 ①、加法密码 • A和B是有 n个字母的字母表。 • 定义一个由A到B的映射：f:A→B f(ai )= bi=aj j=i+k mod n • 加法密码是用明文字母在字母表中后面第 是用明文字母在字母表中后面第 k个字母 来代替。 • K=3 时是著名的凯撒密码。 一、古典密码
、古典密码 (1)单表代替密码 ②、乘法密码 A和B是有个字母的字母表。 定义一个由A到的映射:f:A→B f(a,)=b,a j=ik mod n 中,(m,k)=1 注意:只有(,k)=1,才能正确解密
⑴单表代替密码 ②、乘法密码 • A和B是有n个字母的字母表。 • 定义一个由A到B的映射：f:A→B f(ai )= bi= aj j=ik mod n 其中，(n,k)=1。 • 注意：只有(n,k)=1，才能正确解密。 才能正确解密。 一、古典密码
