网络安全——密码学基础

一、绪论1.密码学的概念和发展简史密码学古典密码分类代换密码、置换密码2.代换密码代换密码的发展过程凯撒密码E(x)(x3)mod26D(x)(x-3)mod26【E(x)表示x的加密过程D(x)表示x的解密过程】移位密码E(x)(xkey)mod26D(x)(x-key)mod26【key值称为密钥只有加密方和合法的解密方才知道密钥的值】仿射密码E(x)(k1*xk2)mod26D(y)(y-k2)/k1mod26【k1、k2均取自集合 Z_{26} 且k1与26互素Z_{26}表示集合{0,1,...,25}】代换密码移位密码是一个简单置换仿射密码是一个较为复杂的置换代换密码是进行任意的置换【置换将集合中的元素进行变换得到的结果仍然在这个集合里面】单表代换密码利用一个置换实现字母的加密和解密是可用一张表来描述置换的代换密码【破译方法统计分析】单表代换密码大写字母为明文、小写字母为密文多表代换密码利用多个置换实现字母的加密和解密是可用多张表来描述置换的代换密码多表代换密码代表维吉尼亚密码理解维吉尼亚密码表是由多张简单表复合而成的将表头的第一行和表中任意一行单独抽取出来都是一个单表代换密码。加密密钥序列中的字母和明文序列中的字母进行对应如果密钥序列不够长可以将其重复然后对于每一个位置通过对应起来的两个字母进行单表代换加密。【例如明文字母为s、密文字母为L则加密为D】加密过程E(x1,x2,...,xm)(x1k1,x2k2,...,xmkm)mod26【x1...xm为明文序列k1...km为密钥序列】解密过程D(y1,y2,...,ym)(y1-k1,y2-k2,...,ym-km)mod26【y1...ym为密文序列k1...km为密钥序列】例子明文security密钥like。1密钥扩充为likelike将明文序列与密钥序列进行一一对应然后在维吉尼亚密码表中进行一一查找得到对应的密文字母2将字母转换为数字security对应的数字分别为18、04、02、20、17、08、19、24like对应的数字为11、08、10、04将明文序列数字与密钥序列数字进行对应然后分别进行相加以后模26得到的加密结果为03、12、12、24、02、16、03、02最终还原成相应的密文字母DMMYCQDC特点同一个明文字母处于明文序列中的不同位置其加密的结果是不同的因此基于频率分析的统计攻击方法对其是没有用的安全隐患表中每一行的字母顺序仍然保持了原始字母表中的顺序维吉尼亚密码表第一行为明文字母、第一列为密钥字母3.置换密码置换密码基本思想加密过程并不改变明文字母而只是改变明文字母出现的位置或者顺序加密过程E(x1,x2,...,xm)( x_{Π(1)},x_{Π(2)},...,x_{Π(m)} )【x1...xm为明文序列】解密过程D(y1,y2,...,ym)( y_{Π^{-1}(1)},y_{Π^{-1}(2)},...,y_{Π^{-1}(m)} )【y1...ym为密文序列】例子Π(1)2Π(2)4Π(3)1Π(4)3对security进行加密。首先进行分组secu为第一组、rity为第二组第一组中s、e、c、u的位置分别为1、2、3、4加密后字母的顺序为明文中第2、4、1、3个字母因此加密结果为eusc。同理第二组的加密结果为iyrt置换密码第一行为明文、第二行为密文安全隐患当明文长度较短时攻击者容易通过尝试密文字母的所有排列而找到明文4.密码体制加密算法的基本框架三个角色加密方、攻击者、解密方三个元素明文、密钥、密文加密算法的基本框架加密体制的五个要素M明文消息空间指由所有可能的明文组成的有限集合C密文消息空间指由所有可能的密文组成的有限集合K密钥空间指由所有可能的密钥组成的有限集合E加密算法的集合D解密算法的集合攻击者获取密文对应明文的两个途径试图直接恢复明文试图寻找密钥进而恢复明文攻击者模型分类依据根据攻击者所拥有的信息多少惟密文攻击攻击者除了公开信息只拥有密文已知明文攻击除了公开信息和密文之外还拥有一些已知的明文所对应的密文选择明文攻击除了公开信息和密文之外攻击者还可以自己精心选择明文通过合法途径得到这些明文的密文选择密文攻击攻击者能力最强除了公开信息和密文之外攻击者还可以自己精心选择密文通过合法途径得到这些密文对应的明文唯一的限制条件是攻击者不能直接得到试图攻击的目标密文的明文想了解更多记得下方扫码领取资料哦