密码学基础——古典密码学

密码学基础——古典密码学目录一、定义特点二、发展阶段三、代换密码1.单表代换密码1.1恺撒密码1.2 移位变换1.3 仿射变换2.多表代换密码维吉尼亚密码四、置换密码栅栏密码一、定义古典密码学是指在现代密码学出现之前使用较为简单的数学方法和手工操作来实现信息加密的技术和理论。它主要依靠字符的代换、置换等基本操作来隐藏信息的真实内容。代换替代将明文中的每个字符替换为另一个字符形成密文。例如凯撒密码就是一种简单的代换密码它将明文中的每个字母按照字母表顺序向后移动一定的位数来得到密文。置换换位不改变明文中的字符而是通过重新排列字符的位置来形成密文。例如栅栏密码就是将明文按照一定的规则分组然后将每组中的字符顺序打乱重新排列得到密文。特点古典密码的优点是算法相对简单容易理解和实现。缺点是安全性较低随着计算机技术的发展很容易被破解。二、发展阶段起源阶段古典密码学的历史可以追溯到古代。例如公元前 1900 年左右古埃及人就使用过一些简单的符号替换方法来加密信息。古希腊人使用一种名为 “天书” 的密码工具通过将字母写在一条缠绕在木棒上的皮带上来实现信息的加密和解密。发展阶段在中世纪密码学得到了进一步的发展。许多国家的政府和军队开始使用密码来传递机密信息。例如凯撒密码在罗马军队中被广泛使用。成熟阶段文艺复兴时期密码学技术更加成熟出现了多种复杂的加密方法如维吉尼亚密码等。这些密码在当时的政治、军事和商业领域发挥了重要作用。三、代换密码古典密码的加密是将明文的每一字母代换为字母表中的另一字母代换前首先将明文字母用等价的十进制数字代替再以代替后的十进制数字进行运算字母与十进制数字的对应关系如表所示。字母abcdefghijklm数字0123456789101112字母nopqrstuvwxyz数字13141516171819202122232425根据代换是对每个字母逐个进行还是对多个字母同时进行古典密码又分为单表代换密码和多表代换密码。1.单表代换密码1.1恺撒密码凯撒Caesar)密码是将明文中的每个字母按照字母表顺序向后移动固定的位数3位得到密文。密代换和解密代换分别为其中3是加解密所用的密钥加密时每个字母向后移3位循环移位字母x移到ay移到bz移到c。解密时每个字母向前移3位循环移位。1.2 移位变换移位变换的加解密分别是1.3 仿射变换仿射变换的加解密分别是其中a,b是密钥为满足0a,b25和gcd(a,26)1的整数。其中gcd(a,26)1表示a和26的最大公因子为1表示a和26是互素的a-1表示a的逆元即。【例题1】设仿射变换的加解密分别是对 “security”加密对 “vlxijh”解密。解1对 “security”加密所以“security”对应的密文是 “rxjfkzyh”。2对 “vlxijh”解密所以“vlxijh”对应的明文是 “agency”。2.多表代换密码多表代换密码首先将明文M 分为由n个字母构成的分组M1,M2,…Mj对每个分组Mi的加密为其中(A,B)是密钥A是 n×n的可逆矩阵满足gcd( |A|,N)1|A|是行列式).对密文分组Ci的解密为【例题2】设n3,N26 明文为 YOUR PIN NO IS FOUR ONE TWO SIX。1加密过程将明文分成3个字母组成的分组 “YOU RPI NNO ISF OUR ONE TWO SIX”如下所示由于矩阵B为0所以密文为 “WGI FGJ TMR LHH XTH WBX ZPS BRB”。2解密过程解密时先求出再求得明文为“YOU RPI NNO ISF OUR ONE TWO SIX”。维吉尼亚密码简介维吉尼亚密码是一种多表代换密码由法国密码学家维吉尼亚于 1586 年提出。它克服了单表代换密码容易被频率分析破解的缺点安全性相对较高。维吉尼亚密码的核心在于使用一个关键词作为密钥,并通过一张特殊的表格来进行加密。特点通过使用多个凯撒密码的组合隐藏了明文中字符的频率分布规律增加了密码分析的难度。但如果密钥字较短且明文较长仍可能通过统计分析等方法被破解。加密原理首先有一个密钥将密钥重复扩展使其长度与明文相同。然后根据密钥字中每个字符对应的字母在26行字母表这张表格由26行字母表组成,每一行都是上一行向左偏移一位得到的中的位置在表格中找到对应的密文。下面是26行的维吉尼亚密码表第一行为明文字符第一列为密钥字符中间为加密移位后的结果。【例题3】明文为 “SECURITY”密钥为 “CODE”解明文SECURITY对应为18 4 2 20 17 8 19 24一共有8个字符因此重复后的密钥为C O D E C O D E(变换为移位的位数为2 14 3 4 2 14 3 4)S明文C密钥U密文即(18 2) % 26 20E明文O密钥S密文C明文D密钥F密文U明文E密钥Y密文依次类推可以得到最终密文为USFYTWWC解密原理与加密过程相反根据密钥中每个字符对应的字母在字母表中的位置对密文中相应位置的字符进行逆向的凯撒密码变换。也可以用密文对应的数字减去密钥对应位置的数字若结果为负数则加上 26最后对 26 取模。例如对于第一个字符(20 - 2) % 26 18四、置换密码栅栏密码简介栅栏密码是一种简单的置换密码它将明文按照一定的规则重新排列从而达到加密的目的。特点加密方法简单容易实现。但其安全性较低因为只是对字符的位置进行了置换字符本身没有改变攻击者可以通过分析字符的频率分布等特征来尝试破解。加密原理将明文按照一定的字数分成若干行栏数然后将每行的字符按照特定的顺序重新排列**按列读取**形成密文。【例题4】明文 “SECURITY” 栏数为2解1加密由于栏数为2即把明文SECURITY分成上下两行交替放置字符。第一行S E C U第二行R I T Y加密后的密文就是将两行字符从上到下从左到右依次连接起来密文S-R-E-I-C-T-U-Y即SREICTUY解密原理先根据已知的分组长度将密文按照相反的顺序重新分组再将每组的字符按照原来的顺序还原即可得到明文。2解密第一行S C R T第二行E U I Y明文为S-E-C-U-R-I-T-Y即SECURITY学习资源如果你是也准备转行学习网络安全黑客或者正在学习这里开源一份360智榜样学习中心独家出品《网络攻防知识库》,希望能够帮助到你**读者福利 |**CSDN大礼包《网络安全入门进阶学习资源包》免费分享**安全链接放心点击**知识库由360智榜样学习中心独家打造出品旨在帮助网络安全从业者或兴趣爱好者零基础快速入门提升实战能力熟练掌握基础攻防到深度对抗。1、知识库价值深度 本知识库超越常规工具手册深入剖析攻击技术的底层原理与高级防御策略并对业内挑战巨大的APT攻击链分析、隐蔽信道建立等提供了独到的技术视角和实战验证过的对抗方案。广度 面向企业安全建设的核心场景渗透测试、红蓝对抗、威胁狩猎、应急响应、安全运营本知识库覆盖了从攻击发起、路径突破、权限维持、横向移动到防御检测、响应处置、溯源反制的全生命周期关键节点是应对复杂攻防挑战的实用指南。实战性 知识库内容源于真实攻防对抗和大型演练实践通过详尽的攻击复现案例、防御配置实例、自动化脚本代码来传递核心思路与落地方法。2、 部分核心内容展示360智榜样学习中心独家《网络攻防知识库》采用由浅入深、攻防结合的讲述方式既夯实基础技能更深入高阶对抗技术。360智榜样学习中心独家《网络攻防知识库》采用由浅入深、攻防结合的讲述方式既夯实基础技能更深入高阶对抗技术。内容组织紧密结合攻防场景辅以大量真实环境复现案例、自动化工具脚本及配置解析。通过策略讲解、原理剖析、实战演示相结合是你学习过程中好帮手。1、网络安全意识2、Linux操作系统3、WEB架构基础与HTTP协议4、Web渗透测试5、渗透测试案例分享6、渗透测试实战技巧7、攻防对战实战8、CTF之MISC实战讲解3、适合学习的人群‌一、基础适配人群‌‌零基础转型者‌适合计算机零基础但愿意系统学习的人群资料覆盖从网络协议、操作系统到渗透测试的完整知识链‌‌开发/运维人员‌具备编程或运维基础者可通过资料快速掌握安全防护与漏洞修复技能实现职业方向拓展‌或者转行就业‌应届毕业生‌计算机相关专业学生可通过资料构建完整的网络安全知识体系缩短企业用人适应期‌‌二、能力提升适配‌1、‌技术爱好者‌适合对攻防技术有强烈兴趣希望掌握漏洞挖掘、渗透测试等实战技能的学习者‌2、安全从业者‌帮助初级安全工程师系统化提升Web安全、逆向工程等专项能力‌3、‌合规需求者‌包含等保规范、安全策略制定等内容适合需要应对合规审计的企业人员‌因篇幅有限仅展示部分资料完整版的网络安全学习资料已经上传CSDN朋友们如果需要可以在下方CSDN官方认证二维码免费领取【保证100%免费】强烈兴趣希望掌握漏洞挖掘、渗透测试等实战技能的学习者‌2、安全从业者‌帮助初级安全工程师系统化提升Web安全、逆向工程等专项能力‌3、‌合规需求者‌包含等保规范、安全策略制定等内容适合需要应对合规审计的企业人员‌因篇幅有限仅展示部分资料完整版的网络安全学习资料已经上传CSDN朋友们如果需要可以在下方CSDN官方认证二维码免费领取【保证100%免费】