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CISP——密码学发展史
密码学发展史
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古典密码学
1、古典密码体制的安全性在于保持算法本身的保密性,受到算法限制。
——不适合大规模生产
——不适合较大的或者人员变动较大的组织
——用户无法了解算法的安全性
2、古典密码主要有以下几种:
代替密码(Substitution Cipher)
换位密码(Transposition Ciphet)
代替密码与换仪密码的组合
隐写术
——藏头诗
起源:古希腊战争中,头上的不同符号代表不同指令
塞塔式密码
公元前400年,斯巴达人就发明了“塞塔式密码”,即把长条纸螺旋形地斜绕在一个多棱棒上,将文字沿棒的水平方向从左到右书写,写一个字旋转一下,写完一行再另起一行从左到右写,直到写完。解下来后,纸条上的文字消息杂乱无章、无法理解,这就是密文,但将它绕在另一个同等尺寸的棒子上后,就能看到原始的消息。
凯撒大帝密码
——单表系统密码
- 单字母代替密码容易被破解
- 单表替换密码:明文与密文的对应表不是按照原有字母顺序对应,而是将字母顺序搞乱。例如A对Q,B对F,随意配对,只要保证26个明密码一一对应没有重复就行了
- 相对难于破解,但无法抵御概率攻击(概率统计攻击)
注:
概率攻击(概率统计攻击)
统计字母频率表(表示在日常中字母出现的频率),将字母频率表和截获的密文对照,是有可能进行破解的
原因:单表系统密码的统计规律特性特别明显
多表加密系统
每个明文都对应多个密文,例如图上的A分别对应着XGV,这三个密文的选择取决于明文的位置,A在第一位时选X,第二位时选G,第三位时选V。将整个一段明话按三位一段进行分组后就可以加密了。这个例子是三维的,维数还可以更多,那就更难破译了。这种多表系统非常有效,但其实还是有统计规律可循的,只是短短一段密文是不足以找到规律的。
注:
——分组(例如三个密文表,则三个字母为一组。该字母属于一组(三个一组)中第几个,则使用第几个密文表对该字母进行加解密。例如下图第二组(DEF)中,E处在第二位,所以对E加解密使用密文表2,则加密结果为K(AKK中的第二个K)
扩散和混乱思想
- 扩散(Diffusion):将每一位明文数字的影响尽可能地散布到多个输出密文数字中去,以更隐蔽明文数字的统计特性。
- 混乱(Confusion):使得密文的统计特性与明文、密钥之间的关系尽量复杂化
香农提出的混淆原则和扩散原则 混淆原则: 扩散原则: | • 混淆:所设计的密码应使得密钥和明文以及密文之间的依赖关系相当复杂,以至于这种依赖性对密码分析者来说是无法利用的。(代换:Substitution) |
古典密码学分类
近代密码学
20世纪初到1949年:
- 主要标志是机械密码/机电密码,用机电代替手工
- 近代密码体制是用机械或电动机械实现的,最著名的就是转轮机(RotorMachine)
Germany:ENIGMA(1919)
转轮密码机ENIGMA,由ArthurScherbius于1919年发明,4轮PNIGMA在1944年装备德国海军。使得英国从1942年2月到12月都没能解读德国潜艇的信号。
注:ENIGMA相较于普通的代替密码复杂性更强,随机性更高,效率更高
一战二战期间广泛使用的加密机器
——以机械代替手工
UK:TYPEX打字密码机 | 英国的TYVPEX打字密码机,是德国3轮PNIGMA的改进型密码机。它在英国通信中使用广泛,且在破译密钢后帮助破解德国信号。 | |
US:M-209 | M-209是哈格林对C-36改进后的产品,由Smith-Corna负责为美国陆军生产。它的密码周期达到了101,105,950。 |
近代密码学
——香农Shannon
——新特点:数据的安全基于密钥而不是算法的保密
现代密码学
这阶段的发展主要是对称加密算法。对称加密是发送方使用某种公开的算法使用密钥对明文进行加密,接收方使用之前发送方给予的密钥对密文进行解密得到明文。
公钥密码学
- 1976年
- RSA公钥算法
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