传统密码实例
经典密码
一、经典密码
⑴．单表代换密码
只使用一个密文字母表，并且用密文字母表中的一 个字母来代换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
–因此，单表代换密码可用统计分 析攻破。
三、经典密码的统计分析
• 英语的统计规律
–每个单字母出现的频率稳定。
最高频率字母
E
次高频率字母
TAOINSHR
中高频率字母
DL
低频率字母
CUMWFGYPB
最低频率字母 V K J X Q Z
三、经典密码的统计分析
• 英语的统计规律
–频率最高的双字母组： TH HE IN ER AN RE ED ON ES ST EN AT TO NT HA ND OU EA NG AS OR TI IS ET IT AR TE SE HI OF
三、经典密码的统计分析
• 英语的统计规律
–频率最高的三字母组： THE ING AND HER ERE ENT THA WAS ETH FOR DHT HAT SHE ION HIS ERS VER
其中THE的频率是ING的3倍！
三、经典密码的统计分析
• 英语的统计规律
–英字母的约占一
半。
–还有其它统计规律！
三、经典密码的统计分析
经得起统计分析是对近代 密码的基本要求！
一、经典密码
•(2)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：
第2章 传统加密技术
K-密钥空间 k∈K，
发方：P
（公共信道） （秘密信道）
解密D P=Dk2(C)
k2
收方：P
密钥源
图：保密通信系统模型
2.0.3
密码体制
密码体制的分类：（按密钥数分类）
对称/单密钥/传统 (symmetric/singlekey/conventional )
加密密钥和解密密钥相同，即k1=k2
Introduction
2.0 简单介绍
2.0.1 密码学历史
密码技术的出现可以追溯到远古时代，英文中密 码学（Cryptography）一词来源于古希腊的 Kryptos和Graphein，意思是密写。 自从人类社会有了战争就出现了密码（斯巴达 木卷、中途岛密码战.....)，但1949年以前的密码更 多的是一门艺术，那时的密码专家常常靠直觉和 经验来设计和分析密码，而不是靠严格的证明。
一般地，加密算法起码要能经受得住已知明文攻击才行
2.1 对称密码的模型
穷尽攻击：暴力攻击，穷尽所有可能密钥。
如后面要讲到的DES加密算 法，不再是计算上安全的
密码机制的安全性
无条件安全：无论多少可使用的密文，都 不足以唯一的确定密文所对应的明文， 则 称该加密机制是无条件安全的。 计算上安全：若满足以下两个标准，则称 之计算机上安全的：
2.2.3 Playfair密码
课堂练习：密钥为monarchy，把明文 balloon通过Playfair密码体系加密后得到的 密文是什么？
2.2.4 多表代换加密 (Vigenère维吉尼亚密码)
多表代换密码:在明文消息中采用不同的单表代换。 此类算法中最著名且最简单的是Vigenère密码。 其相当于凯撒加密的进一步推广，明文的每个字 母使用不同k的凯撒加密。 维吉尼亚密码表的矩阵: 最左边为密钥字母，最上 面为明文，加密过程很简单：给定密钥字母x和明 文字母y，密文字母为位于x行和y列的字母。
02 古典密码及分析
已知明文攻击，known plaintext
选择明文攻击，chosen plaintext
选择密文攻击，chosen ciphertext
选择文本攻击，chosen text
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基于密码分析的攻击
Cryptanalytic Attacks
An algorithm that meets one or both of the following criteria:
An encryption scheme is said to be computationally secure if either of the foregoing two criteria are met.
unconditionally secure
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穷举攻击
Key Size (bits)
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对称密码模型
（Symmetric Cipher Model）
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对称密码安全的两个必备条件:
加密算法必须是足够强的 a strong encryption algorithm 惟有发送者和接收者知道的秘密密钥 a secret key known only to sender / receiver C = EK(P) P = DK(C)
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密码学的发展历史
第1阶段：1949年以前
1949年以前的密码技术可以说是一种艺术，而不是一种科 学，那时的密码专家是凭直觉和信念来进行密码设计和分 析的，而不是靠推理证明。
第二讲 传统密码技术
由加密密钥易知解密密钥：
1
(1 3 2 6 5) ，解密易实现。
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代换密码
所谓代换，就是将明文中的一个字母由其它字母、数字或符 号替代的一种方法。
代换密码是指建立一个代换表，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，
生成无任何意义的字符串，即密文。这样的代换表，称为密
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仿射加密
明文P=密文C=Z26； 加密: Ek(m)=am+b mod n=c 解密: Dk(c)=a-1(c-b) mod n=m 密钥K =｛(a,b) : a,bZ26, 且gcd(a, n)=1，n=26｝ 举例
假定k=(7,3)，7-1mod26=15，加密函数为Ek(m)=7m+3，则相应的解密
些密码体制属于传统密码范畴。 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体制(对称), 其 安全性绝大多数与加解密算法保密性密切相关。 传统密码体制的技术、思想以及破译方法虽然很简单，但是 反映了密码设计和破译的思想，是学习密码学的基本入口，
对于理解、设计和分析现代密码仍然具有借鉴的价值。
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近代密码时期
起始时间：从20世纪初到20世纪50年代，即一战及二战时 期。 密码体制：手工或电动机械实现的复杂的代换及置换，仍 是一门艺术。 技术工具：机械。 通信手段：电报通信。 典型密码：Vernam密码、转轮密码等
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现代密码时期
起始时间：从20世纪50年代至今。 密码体制：分组密码、序列密码以及公开密钥密码，有坚 实的数学理论基础。成为一门科学。 技术工具：计算机。 通信手段：无线通信、有线通信、计算网络等。 典型密码：DES、AES、RC4、RSA 、ECC 、MD5等。
中国密码技术的发展历程及重大成就
中国密码技术的发展历程及重大成就近年来，随着互联网和数字化技术的不断发展，我们的生活和工作方式已经发生了翻天覆地的变化。
而作为数字化时代的重要组成部分，密码技术也在不断地发展和完善，起到了保护网络安全和数据隐私的重要作用。
今天，我们就来回顾一下中国密码技术的发展历程及重大成就。
一、古代密码技术早在古代，我国的军事指挥者为了保护机密信息，就采用了许多古老的密码技术。
例如，公元前十一世纪，周王室就将“天干地支”作为一种密码方式，用于记录历史和传递机要情报。
而到了宋代，林洪在他的著作《梦溪笔谈》中，提出了一些奇特的密码思想，如数理化、交叉逢源、点画传情等，这些思想对后来的密码学发展产生了很大的影响。
二、现代密码技术20世纪初期，密码技术得到快速发展。
在信息安全领域，美国成为了世界领先的力量。
但是在上世纪80年代末期，中国也开始了密码技术的自主研发。
经过几十年的努力，中国密码学家们终于取得了一些重要成就。
例如，1997年，由中国科学院院士严济慈带领的研究团队，成功破解了美国的加密卫星通信系统。
这一成果引起了国际上的轰动，证明了中国密码技术的实力和水平。
三、现代密码技术的发展在数字化时代的今天，密码技术变得更加重要和复杂。
随着量子计算和人工智能等新技术的出现，传统的密码技术已经面临着被攻破的风险。
因此，中国在这方面投入了更多的科研力量。
比如，2008年，中国密码学家王小云被选入国际密码学协会（IACR）的主席团，成为了首位该协会主席中的亚洲营员。
这一代表了中国密码技术圈的新一代的发展趋势。
四、结语随着中国密码技术的不断发展和进步，我们不断发挥着越来越重要的作用，为网络安全和信息保护做出贡献。
但是，我们也要坚持不懈地进行研究和创新，不断推动中国密码技术走向更加高端、精良和先进的方向。
传统密码
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2. 按加密方式分 分组密码: 将明文分组， 逐组加密
私钥密码
序列密码： 按字符逐位加密 (流密码)
注：现有的大多数公钥密码属于分组密码， 只有概率加密体制属于流密码
6
密码分析学
密码攻击:
1. 唯密文攻击:
从密文求明文或密钥
2. 已知明文攻击: 除待解的密文外，分 析者有明文及相应的 密文
3. 选择明文攻击: 分析者可以得到所需 要的任何明文对应的 密文
2. 当 k1 1 时，即就是凯撒密码.
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例：对明文m: security作仿射变换
k1 7
m: s 18 e 4 c 2
k 2 10
u r 20 17 i 8 t y 19 24
作变换 c 7 m 10 mod 26 得到数据及对应密文
6 C:
17
12 24 20 25 14 13 22 M Y U Z O N W
密文：rudginehtsalwtttneeyysra……
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2. 棋盘密码 公元前两世纪，由一位希腊人提出的
1 1 2 3 4 5
12
2 b g m r w
3 c h n s x
4 d ij o t y
5 E k p u z
a f l q v
例：明文m: during the last twenty years …… 密文: 14 45 42 24 33
c： 密文数据 m： 明文数据 k： 加密参数（密钥）
例：明文m: security
明文： s 18
23 密文： X 15
k=5
r 17
22 W
e 4
9 J
c 2
传统密码与密码学基本概念
第1章传统密码与密码学基本概念1．1 基本概念随着计算机通讯被广泛地应用于商业、金融、政府及军事部门，如何防止日益严重的计算机犯罪，防止信息在通讯过程中被非法泄露、删除和修改，已成为全社会关心的问题。
密码技术作为信息加密、鉴别和签名的手段，引起了数学家和计算机科学工作者的日益浓厚的兴趣。
什么是密码?简单地说它就是对一组信息M在参数K的参与下进行E变换，得到密文C。
设已知信息M，通过变换得密文（或密码）C。
即()=这个变换过程称之为加密。
加密前的信息称为明文，CEMK一般用M(或m)表示。
加密后得到的密码称为密文，一般用C(或c)表示。
对明文实施变换得到密文的过程称为加密变换（简称为加密），记为E。
加密变换所使用的一组规则称为加密算法。
加密操作通常在一组指定参数的控制下进行，所指定的参数称为加密密钥，一般用K（或k，即Key，密钥）表示。
从密文C恢复明文M的变换过程称之为解密变换（简称为解密），记为D，即()C=。
解密变换所使用的一组规则称为解密算法。
解密MDK过程是加密过程的逆过程，解密过程也在指定的参数（密钥）的控制下进行。
传统密码加密用的密钥与解密用的密钥相同，称之为对称加密（也称为单密钥加密或常规加密）。
对称加密的两个例子：1、设已知明文M为security将明文先分成2个字母1组，再将各组逆序书写，得密文C为esuciryt。
这里加密变换是将明文先分组再逆序书写，密钥K是每组的字符长度2。
解密过程是加密过程的逆过程，密钥相同。
2、将已知明文为security将明文写成矩阵形式s c r te u i y然后按行的顺序重新书写即可得出密文scrteuiy。
解密时，将密文分成两半（两行）后按列的顺序读出即为明文。
密钥K为行的长度2。
上述两例加密算法的加密密钥与解密密钥相同都等于2，称之为对称加密。
如果加密密钥与解密密钥不同，并且在计算上无法相互推导出，则称此加密变换为非对称加密（或公开密钥加密）。
中国用户常用的25个弱密码
中国用户常用的25个弱密码在现代科技时代，保护个人信息安全变得至关重要。
然而，许多用户仍然使用容易猜测和容易破解的弱密码。
中国用户也不例外。
本文将介绍中国用户常用的25个弱密码，以便提醒用户避免使用这些密码来保护自己的账户和信息。
1. 1234567890：这是中国用户中最常见的密码之一。
它太简单，容易猜测。
2. qwerty：这是字母键盘上第一行的字母。
同样位于常见的弱密码列表之列。
3. abc123：这是字母和数字的简单组合。
它容易被破解。
4. password：这是英文单词的拼写。
虽然它非常常见，但它非常脆弱。
5. 111111：这是一串重复的数字，很容易被猜测。
6. 1234567：这是一个很简单的连续数字组合。
7. 12345678：同样是连续数字，稍微长一点。
但它不会提供良好的安全性。
8. 123456789：相比之下，这种密码稍微长一点，但仍然容易被破解。
9. 123321：这是一个简单的回文数字组合，同时也是一个很常见的弱密码。
10. 666666：在中国文化中，数字“6”被视为幸运数字。
但幸运数字并不适合作为密码。
11. 888888：同样原因，这也是常见的弱密码。
12. abcdef：这是字母表中前六个字母的组合，容易受到暴力破解攻击。
13. 123abc：这是字母和数字的简单组合，同样容易破解。
14. 654321：这是一个倒序的连续数字组合，也是一个常见的弱密码。
15. 5201314：这是一个在中国文化中带有浪漫意义的数字序列，但这并不意味着它是一个安全的密码。
16. 12345：这是一个非常简单的连续数字组合，被广泛使用并容易被破解。
17. 000000：这是一个常见的密码，它非常容易猜测。
18. iloveyou：虽然它是一个很浪漫的表达，但这也是一个很脆弱的密码。
19. 88888888：同样源于数字“8”被视为好运数字，这个密码也非常常见。
20. 666888：这是“6”和“8”的组合，同样非常容易被猜测。
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维吉尼亚密码加密的例子
• • • •
算法： 以二维表为基础：26行26列的方阵 第一行从A开始。按照字母表顺序排列。 第二行从B开始，按照字母表顺序排列， 最后是A。 • 第三行从C开始，按照字母表顺序排列， 最后是B。 • 以此类推
维吉尼亚密码加密的例子
• 加密： • 写出明文和密钥的对照表，密钥的第 一个字母与明文的第一个字母对齐， 以后密钥重复。 • 比如，明文为Let us go。 密钥是RED。 • 明文：LETUSGO • 对照：REDREDR
(1)确定密文的某个字母所在的行
• 由明文该字母在二维字母表里所在的行 决定。 • 比如： • 明文为Let us go。 • LETUSGO的第一个字母L，在表的左 边各行中找到L所在的行。
(2)确定密文的某个字母所在的列
• 由明文该字母对应的密钥字母在二 维字母表里所在的列决定。 • 比如： • 密钥是RED， • 在明文和密钥的对照表里， • 明文：LETUSGO • 对照：REDREDR • L对应的密钥字母是R，在表的上边 各列中找到R所在的列。
3.密钥与算法的区别
• 著名的Kerckhoff原则： • 系统的保密性不依赖于对加密 体制或算法的保密，而依赖于 密钥 • 算法不是重点保密对象。 • 密钥是重点保密对象。
4.维吉尼亚（Vigenere）密码
• 多表替代密码 • 算法： • 用26个英文字母循环移位，形成26 行26列的方阵。 • 密钥： • 一个容易记忆的单词。 • 课上练习时，要求该单词必须有意 义，否则违规。
(3)密文的字母在行列交叉处
• 行在L，列在R，在表上查到它们的交 叉处是：C。 • 则C是L的密文。 • 其他字母以此类推。 • 明文：Let us go • 密文：CIWLWJF
维吉尼亚密码解密的例子
• (1)写出密文和密钥的对照表 • 密钥的第一个字母与密文的第一个字母对齐，以 后密钥重复： • CIWLWJF • REDREDR • (2)密钥字母为表的列的位置 • 密文字母C对应密钥字母R，则在R列查找。 • (3)密文字母在密钥字母指定的列中 • C在R列中位于L行。 • (4)明文字母是密文字母所在行的行号 • C在R列中位于L行，则明文就是L.
中国古代密码
1 2 3 4
前进
固守
撤兵
求援
夜
来
风
雨
加密与密钥
• 实际的命令：前进 • 密文：1—”夜” • 加密பைடு நூலகம்用古诗将“前进”变成“夜” • 密钥：诗词。 • 比如：“夜来风雨声，花落知多少”就 是密钥。由于诗词保密、可更换，即使 敌人得知命令是“夜”，也很难知道命 令的含义。 • 保密的关键：密钥。
2.恺撒密码
•重点： •理解算法和密钥的概念
• 明文： ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWX YZ
• 密文： EFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZAB CD
• 加密时把明文中的所有字母都用其右 边第K个字母替代，并认为Z后面是A。
恺撒密码的算法和密钥
• • • •
算法：字母表移位、对应 可用数学公式表示为如下函数： F(a)=（a + k） mod n（不要求） mod n：在全部字母表里取字母。 mod是统计里的众数。n：字母表 里的字母个数。 • 密钥：k
传统的密码体制
•重点：算法和密钥的概念。
1. 中国古代密码
• 前、后方将领共同约定一套军事代码， 比如：1一前进，2一固守，3一撤兵，4 一求援……。 • 1、2、3……含义根据某一首古诗确定。 • 比如：“夜来风雨声，花落知多少。” • 夜：1，来：2，风：3 • 发布命令时只传递一个汉字，如“夜”， 表示1一前进。