2.传统密码学技术

重点

密码学发展每个阶段的特点

现代密码学的两次飞跃及里程碑事件

学习传统密码技术的意义

转轮密码成功的启示

重合指数法

01 密码学的发展历程

 大致分为三个阶段：

古典密码时期     传统密码

近代密码时期     传统密码

现代密码时期

     1.1 古典密码时期

起始时间：从古代到19世纪末，长达几千年

技术工具：手工

通信手段：信使

密码体制：纸、笔或者简单器械实现的代换及置换，是一种艺术

典型密码：凯撒密码、维吉尼亚密码等

     1.2 近代时期密码

起始时间：从20世纪初到20世纪50年代，即一战及二战时期。

技术工具：机械设备

通信手段：电报

密码体制：手工或电动机械实现复杂的代换及置换，仍是一门艺术

典型密码：Vernam密码、转轮密码等。

     1.3 现代密码时期

起始时间：从20世纪50年代至今

技术工具：计算机

通信手段：无线通信、有线通信、计算机网络等。

密码体制：分组密码、徐磊密码以及公钥密码，有坚实的数学理论基础，成为一门科学。

典型密码：DES,AES,RC4，RSA,ECC,SHA等。

02 现代密码学的飞跃及重要事件

第一次飞跃：1949年Shannon发表《保密系统的通信理论》，为密码系统建立了理论基础，从此密码学成了一门科学，

第二次飞跃：1976年，Diffe和Hellman发表《密码学的新方向》，提出了一种新的密码设计思想，从而开创了公钥密码学的新纪元。

里程碑事件：

1976年，美国数据加密标准（DES）的公布使密码学的研究公开，密码学得到了迅速发展。

1978年，Rivest、Shamire和Adleman首先提出第一个实用的公钥密码体制RSA，使公约密码的研究进入了快速发展阶段。

03 传统密码技术（字符间的置换和代换）

     3.1 定义

传统密码体制是指那些比较简单的、大多数采用手工或机械操作对明文进行加密、对密文进行解密的密码（对称）体制，其安全性大多数与加密解密算法保密性密切相关。

     3.2 置换密码

又叫换位密码。根据一定的规则重新排列明文，以便打破明文的结构特性。特点是保持明文的所有字符不变，只是利用置换打乱了明文字符的位置和次序。

         常见的置换密码：

列置换密码：明文遵照密钥的规程按列换位并且按列读出序列得到密文

周期置换密码：将明文P按固定长度m分组，然后对每组按1,2,3，。。。。m的某个置换重排位置从而得到密文C。

     3.3 代换密码

代换：将明文中的一个字母由其他字母、数字或符号替代的一种方法。

代换密码：建立一个代换表，加密时将需要加密的明文依次通过查表，替换为相应的字符，明文字符被逐个替换后，生成物任何意义的字符串，即密文。这样的代换表，通常称为密钥。

分类：按照一个明文字母是否总是被一个固定的字符代换进行划分：

单表代换（凯撒）：一个明文字母总是被一个固定的字符代换

多表代换（维吉利亚、转轮等）：使用不同的字符代换

转轮密码的启示：

实用密码设备应必备四要素：

（1）安全

（2）性能

（3）成本

（4）方便

     3.4 体制分析

（1）单表代换---频率

（2）多表代换---重合指数

        密钥的长度

        交互重合指数的性质等同重合指数的性质

        原理：英语文本与随机文本的重合指数有很大的差别

        首先利用重合指数法分析出密钥的长度

        计算任两个密文子串的所有(26)可能的交互重合指数

        根据交互重合指数，确定两密钥字母的相对位移

        根据相对位移组，确定密钥。

（3）Hill密码---明文-密文对