密码学是研究编制密码和破译密码的技术科学。研究密码变化的客观规律,应用于编制密码以保守通信秘密的,称为编码学;应用于破译密码以获取通信情报的,称为破译学,总称密码学。
密码是通信双方按约定的法则进行信息特殊变换的一种重要保密手段。依照这些法则,变明文为密文,称为加密变换;变密文为明文,称为脱密变换。密码在早期仅对文字或数码进行加、脱密变换,随着通信技术的发展,对语音、图像、数据等都可实施加、脱密变换。
密码学是在编码与破译的斗争实践中逐步发展起来的,并随着先进科学技术的应用,已成为一门综合性的尖端技术科学。它与语言学、数学、电子学、声学、信息论、计算机科学等有着广泛而密切的联系。它的现实研究成果,特别是各国政府现用的密码编制及破译手段都具有高度的机密性。
进行明密变换的法则,称为密码的体制。指示这种变换的参数,称为密钥。它们是密码编制的重要组成部分。密码体制的基本类型可以分为四种:错乱——按照规定的图形和线路,改变明文字母或数码等的位置成为密文;代替——用一个或多个代替表将明文字母或数码等代替为密文;密本——用预先编定的字母或数字密码组,代替一定的词组单词等变明文为密文;加乱——用有限元素组成的一串序列作为乱数,按规定的算法,同明文序列相结合变成密文。以上四种密码体制,既可单独使用,也可混合使用 ,以编制出各种复杂度很高的实用密码。
20世纪70年代以来,一些学者提出了公开密钥体制,即运用单向函数的数学原理,以实现加、脱密密钥的分离。加密密钥是公开的,脱密密钥是保密的。这种新的密码体制,引起了密码学界的广泛注意和探讨。
利用文字和密码的规律,在一定条件下,采取各种技术手段,通过对截取密文的分析,以求得明文,还原密码编制,即破译密码。破译不同强度的密码,对条件的要求也不相同,甚至很不相同。
中国古代秘密通信的手段,已有一些近于密码的雏形。宋曾公亮、丁度等编撰《武经总要》“字验”记载,北宋前期,在作战中曾用一首五言律诗的40个汉字,分别代表40种情况或要求,这种方式已具有了密本体制的特点。
1871年,由上海大北水线电报公司选用6899个汉字,代以四码数字,成为中国最初的商用明码本,同时也设计了由明码本改编为密本及进行加乱的方法。在此基础上,逐步发展为各种比较复杂的密码。
在欧洲,公元前405年,斯巴达的将领来山得使用了原始的错乱密码;公元前一世纪,古罗马皇帝凯撒曾使用有序的单表代替密码;之后逐步发展为密本、多表代替及加乱等各种密码体制。
二十世纪初,产生了最初的可以实用的机械式和电动式密码机,同时出现了商业密码机公司和市场。60年代后,电子密码机得到较快的发展和广泛的应用,使密码的发展进入了一个新的阶段。
密码破译是随着密码的使用而逐步产生和发展的。1412年,波斯人卡勒卡尚迪所编的百科全书中载有破译简单代替密码的方法。到16世纪末期,欧洲一些国家设有专职的破译人员,以破译截获的密信。密码破译技术有了相当的发展。1863年普鲁士人卡西斯基所著《密码和破译技术》,以及1883年法国人克尔克霍夫所著《军事密码学》等著作,都对密码学的理论和方法做过一些论述和探讨。1949年美国人香农发表了《秘密体制的通信理论》一文,应用信息论的原理分析了密码学中的一些基本问题。
自19世纪以来,由于电报特别是无线电报的广泛使用,为密码通信和第三者的截收都提供了极为有利的条件。通信保密和侦收破译形成了一条斗争十分激烈的隐蔽战线。
1917年,英国破译了德国外长齐默尔曼的电报,促成了美国对德宣战。1942年,美国从破译日本海军密报中,获悉日军对中途岛地区的作战意图和兵力部署,从而能以劣势兵力击破日本海军的主力,扭转了太平洋地区的战局。在保卫英伦三岛和其他许多著名的历史事件中,密码破译的成功都起到了极其重要的作用,这些事例也从反面说明了密码保密的重要地位和意义。
当今世界各主要国家的政府都十分重视密码工作,有的设立庞大机构,拨出巨额经费,集中数以万计的专家和科技人员,投入大量高速的电子计算机和其他先进设备进行工作。与此同时,各民间企业和学术界也对密码日益重视,不少数学家、计算机学家和其他有关学科的专家也投身于密码学的研究行列,更加速了密码学的发展。
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密码学,网络攻防,信息管理都可以写,题目得找导师要,难道你们导师要你自个人想题目?太扯了吧
问题2的答案
CAESAR体制;双字的Playfair体制;维吉尼亚体制;Hill体制
具体:
1、CAESAR体制 CAESAR 体制是一种单表加性密码体制,其明文字母表、密文字母表和密钥字母表相同,比如英文字母表。加密步可由如下简单的式子表示:y=x+k,其中x∈X, y∈Y,k∈K。最简单的一种就是第一个明文字母由其右边的第三个字母代替,由D代替,B由E代替,…,Y,由B代替,Z由C代替。广义的CAESAR体制引入两个密钥参数,加密步变为y=k1x+k2,其中x∈X,y∈Y,k1,k2∈K。
2、双字的Playfair体制 1854 年,查尔斯.惠斯通(Charles Wheatstone)发明了一种特殊的双叶双码代替密码,他的朋友莱昂.普莱弗尔(Lyon Playfair)将其推荐给政府和军界的高层人士。这种体制的首次使用是在克里米亚战争期间,正式报道的使用是在Boer战争中,其名称也就以 Playfair命名。军队很看重它的一点就是此方法既不需要表也不需要器械,易作为战地密码。英国军队差不多用了一个世纪,而且保证它一直是保密的。然而在一次世界大战中的1915年,德国人将其破译了。
PLAYFAIR加密步按如下方式进行:由一个口令字开始,将一个Z25上的置换表(省去了Z26中的Z)排成5×5方阵。
P A L M E
R S T O N
B C D F G
H I K Q U
V W X Y Z
或
T O M R S
D F G B C
K Q U H I
X Y Z V W
L M E P A
加密步没有定义双字母是同一字母的情况,还有最后一个字母不成对的情况。上述两个例子的结果是相同的。如果一个双字母的两个字母在同一行(或一列),则它们就用其右边(相应地,底下)的字母所代替,比如:am→LE ,dl→KT。
另一种情况是,两个字母不在同一行或同一列,则第一个字母由同一行中且在第二个字母的那一列的字母代替;第二个字母则由同一行中,且是第一个字母所在那一列的字母所代替,比如:ag→EC ,ho→QR。
3、维吉尼亚体制
维吉尼亚体制是最古老而且最著名的多表密码体制之一,它以法国密码学家Blaise de Vigenere(1523--1596)命名。与CAESAR密码体制相似,其密钥是逐步变化的。一般是用维吉尼亚方阵来进行加密和解密的。每列都可以看成是一个CAESAR体制,其中密钥是0、1、2...25。加密时,将在方阵中查找明文字母所在的行及CAESAR体制密钥所在的列,来确定密文字符。通常CAESAR体制的密钥用密钥字来表示。比如,用KEYSTREAM来加密TWOPERSONS,首先在方阵中查找第T行第K列的字母,则得到T 对应的密文字母D,以此类推。解密时,则查找D在K列的行位置。通常密钥字要重复使用,特别是对较长的明文。
加密方阵作为多表体制的基础,它具有多样性,即可选择其它容易记忆的方阵。这里值得一提的就是Beaufort方阵,它的行是维吉尼亚方阵行的逆序。
4、Hill体制 在Hill 密码体制中,明文空间和密文空间是相同的,比如英文字母集。首先对字母集中的字母进行编号,比如A为0号,B为1号,Z为25号,后面所有的运算都要模 26。然后选择一个可逆的d维方阵M,其元素是介于0和25之间的整数。加密过程为MP=C,当然这里的P和C都是d维列向量。更确切地说,每个d元明文字符定义了列向量P,分量是d元明文字符的编号。计算得到的列向量C再被译为d元密文字符。
尽管希尔密码体制看起来几乎没有实用价值,但它对密码学的发展却产生了深刻的影响。希尔发明的重要性在于它无可辩驳地表明:数学方法在密码学中的地位是不容置疑的。随后在30年代,大批数学家投身于密码学研究。
尽管古典密码体制受到当时历史条件的限制,没有涉及到非常高深或者复杂的理论,但在其慢长的发展演化过程中,已经充分表现出了现代密码学的两大基本思想-代替和换位,而且还将数学的方法引入到密码分析和研究中。这为后来密码学成为系统的学科以及相关学科的发展奠定了坚实的基础,如计算机科学、复杂性理论等等。