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1、5.3常用加密算法介紹?5.3.1?古典密碼算法 古典密碼大都比較簡單，這些加密方法是根據(jù)字母的統(tǒng)計(jì)特性和語言學(xué)知識(shí)加密的，在可用計(jì)算機(jī)進(jìn)行密碼分析的今天，很容易被破譯。雖然現(xiàn)在很少采用，但研究這些密碼算法的原理，對(duì)于理解、構(gòu)造和分析現(xiàn)代密碼是十分有益的。表5-1給出了英文字母在書報(bào)中出現(xiàn)的頻率統(tǒng)計(jì)。表5-1英文字母在書報(bào)中出現(xiàn)的頻率字母ABCDEFGHIJKLM頻率13.059.028.217.817.286.776.646.645.584.113.602.932.88 字母NOPQRSTUVWXYZ頻率2.772.622.151.511.49
2、1.391.281.000.420.300.230.140.09 古典密碼算法主要有代碼加密、替換加密、變位加密、一次性密碼簿加密等幾種算法?！ ?．代碼加密 代碼加密是一種比較簡單的加密方法，它使用通信雙方預(yù)先設(shè)定的一組有確切含義的如日常詞匯、專有名詞、特殊用語等的代碼來發(fā)送消息，一般只能用于傳送一組預(yù)先約定的消息。 密文：飛機(jī)已燒熟。 明文：房子已經(jīng)過安全檢查。 代碼加密的優(yōu)點(diǎn)是簡單好用，但多次使用后容易喪失安全性?！ ?．替換加密 將明文字母表M中的每個(gè)字母替換成密文字母表C中的字母。這一類密碼包括移位密碼、替換密碼、仿射密碼、乘
3、數(shù)密碼、多項(xiàng)式代替密碼、密鑰短語密碼等。這種方法可以用來傳送任何信息，但安全性不及代碼加密。因?yàn)槊恳环N語言都有其特定的統(tǒng)計(jì)規(guī)律，如英文字母中各字母出現(xiàn)的頻度相對(duì)基本固定，根據(jù)這些規(guī)律可以很容易地對(duì)替換加密進(jìn)行破解。以下是幾種常用的替換加密算法?！ ?）移位密碼是最簡單的一類代替密碼，將字母表的字母右移k個(gè)位置，并對(duì)字母表長度作模運(yùn)算，其形式為：ek(m)=(k+m)=cmodq，解密變換為：dk(c)=(m-k)=mmodq。凱撒(Caesar)密碼是對(duì)英文26個(gè)字母進(jìn)行移位代替的密碼，其q=26。這種密碼之所以稱為凱撒密碼，是因?yàn)閯P撒使用過k=3
4、的這種密碼?！ ?）乘數(shù)密碼也是一種替換密碼，它將每個(gè)字母乘以一個(gè)密鑰k，ek(m)=kmmodq，其中k和q是互素的，這樣字母表中的字母會(huì)產(chǎn)生一個(gè)復(fù)雜的剩余集合，若是和q不互素，則會(huì)有一些明文字母被加密成相同的密文字母，而且不是所有的字母都會(huì)出現(xiàn)在密文字母表中。異或運(yùn)算（XOR）也常用于替換加密，加密：c=mXORk，解密：m=cXORk。 3）多名或同音替換。每個(gè)字母可加密或替換成多個(gè)密文字母，這種方法是一種一對(duì)多的映射關(guān)系，可以挫敗一般的頻度分析攻擊?！ ?．變位加密 變位加密不隱藏明文的字符，即明文的字母保持相同，但其順序被打亂重新排列
5、成另一種不同的格式，由于密文字符與明文字符相同，密文中字母的出現(xiàn)頻率與明文中字母的出現(xiàn)頻率相同，密碼分析者可以很容易地由此進(jìn)行判別。雖然許多現(xiàn)代密碼也使用換位，但由于它對(duì)存儲(chǔ)要求很大，有時(shí)還要求消息為某個(gè)特定的長度，因而比較少用。以下介紹幾種常見的變位加密算法?！ ?）簡單變位加密。預(yù)先約定好一組數(shù)字表示密鑰，將文字依次寫在密鑰下，再按數(shù)字次序重新組織文字實(shí)現(xiàn)加密，也有人喜歡將明文逆序輸出作為密文。例如 密鑰：524163??(密文排列次序) 明文：信息安全技術(shù) 密文：技息全信術(shù)安 2）列變位法。將明文字符分割成個(gè)數(shù)固定的分組（
6、如5個(gè)一組，5即為密鑰?。?，按一組一行的次序整齊排列，最后不足一組用任意字符填充，完成后按列讀取即成密文。如明文是：InformationSecurityTechnology，則分組排列為： Infor matio nSecu rityT echno logy則密文是：ImnrelnaSicoftethgoicynyrouTo,這里的密鑰是數(shù)字5。解密過程則是按列排列密文，再按行讀取即可?！ ?）矩陣變位加密。將明文中的字母按給定的順序安排在一個(gè)矩陣中，然后用另一種順序選出矩陣的字母來產(chǎn)生密文。一般為按列變換次序
7、，如原列次序?yàn)?234，現(xiàn)為2413。如將明文NetworkSecurity按行排列在3×6矩陣中，如下所示： 123456 Networ k??Secu rity???給定一個(gè)置換：，根據(jù)給定的次序，按5、2、6、4、1、3的列序重新排列，得到： 526413 oerwNt c??uekS ??i??yrt所以，密文為：oerwNtcuekSiyrt。解密過程正好相反，按序排列密文后，通過列置換再按行讀取數(shù)據(jù)即可?！ ?．一次性密碼簿加密 一次性密碼簿加密具有代碼加密的可靠性，又保持了替換加密的靈活
8、性，密碼簿每一頁都是不同的代碼表，可用一頁上的代碼來加密一些詞，用后銷毀，再用另一頁加密另一些詞，直到全部的明文完成加密，
