密碼學基礎知識（三）古典密碼

說完了前面那些，想起個事，本系列依據內容主要來自《現代密碼學》馬春光編著。我就是學這本書的。

好了，古典密碼就是古時候的密碼，哈哈，逗你玩的，shannon的保密系統的通訊理論發表前的都是古典密碼，會在密碼學簡史中介紹這位牛人的。

學習古典密碼學的意義：學習設計原理和分析方法

古典密碼也是，倆門派：置換和代換，顧名思義，一個是換了個原來有的，一個是換了個原來沒有的。學術點講就是前者明文和密文空間同樣，後者 不同。你要是問我啥是明文空間和密文空間啊，我就呵呵。是M 和 C。m明文的集合，c密文的集合。對了明文有時候用p表示哦，plaintext。

置換密碼就是列置換和週期置換兩兄弟，倒序那個算撿來的吧。

列置換：顧名思義，操做及輸出都是以列爲單位。將明文以密鑰長度爲列數造成矩陣，按照密鑰的順序進行列選出，而後一列一列的輸出。

 

列置換密碼（距陣置換密碼）

明文：ming chen jiu dian fa dong fan gong

密鑰：yu lan hua

去掉密鑰重複字母：yulanh，得出距陣列數爲6；將明文按行填充距陣。

獲得密鑰字母順序： 653142；

按列（依順序）寫出距陣中的字母。

密文：giffg hddn0 njngn cuaa0 inano meiog

解密：加密的逆過程；

 

週期置換：其實就是在列置換的基礎上，進行行輸出。

 

週期置換密碼

　　明文：mingchen jiu dian fa dong fan gong

　　加密密鑰：3421（i=1,2,3,4的一個置換f (i) =3,4,2,1）

　　加密：將明文分組（4個字母一組），而後根據規定順序變換

　　                  ming chen jiud ianf adon gfan gong

　                     ngim enhc udij nfai onda anfg ngog

　　密文：ngimenhcudijnfaiondaanfgngog

　　解密密鑰：4312（3412的逆置換）

 

沒啥說的，直接來代換密碼：

也是兩個流派，單表替換和多表替換。

單表代換密碼：一個密文字母表。加法密碼（著名的凱撒密碼就是）乘法密碼和仿射密碼。

主要說下仿射密碼

f(mi)=ci=mj,j=k1i+k2 mod n ,i,ki,k2{0,1,...,n-1}

多表代換密碼：多個密文字母表。Vigenere密碼，Playfair密碼和hill密碼

 

主要說下Vigenere密碼

Vigenere密碼是週期代替密碼

當週期爲1時，就是單表代替密碼（加法密碼）。

  用戶鑰：有限序列k =(k1,k2,…,kd)

工做鑰：無限序列K=(K1,K2,…,Ki,…) ，是用戶鑰的

週期性（週期爲d）擴展，即

Ki＝ki mod d ，i =1,2,3,…

  明文：M=m1m2…mi…ml

密文：C=c1c2…ci…cl

工做鑰：K=K1K2…Ki…Kl

加密：ci=mi＋Kimod n，其中n爲明文字母表的長度

例：用戶鑰爲cat，對明文「vigenere cipher」加密

M：          v           i            g           e           n           e           r           e           c            i           p           h           e           r

K：          c           a            t           c           a           t            c           a           t            c           a           t            c           a

C：          x            i            z           g           n           x           t           e           v            k          p           a           g           r

 此例n＝26；c:2，a:0，t:19

 

代數密碼：vernam密碼

模2加運算，爲何提這個密碼呢，由於他有個特色，就是加密和解密變換相同，稱爲對合運算。加密時是模2加，解密時也是與密鑰模2加。著名的DES也是對合運算。

 

古典密碼的統計分析：

單表代換密碼中明文的統計特性在密文中仍然體現，容易被破譯。加法和乘法知道一個密文對應的明文就完了，仿射強點，兩個。

統計字母出現頻率就是一種統計分析方法。依照正常字母頻率表逐個對照。