密码学入门:几种简单的密码 |
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密码学入门:几种简单的密码
一.维吉尼亚密码 维吉尼亚密码引入了“密钥”的概念,即根据密钥来决定用哪一行的密表来进行替换,以此来对抗字频统计。假如以上面第一行代表明文字母,左面第一列代表密钥字母,对如下明文加密:TO BE OR NOT TO BE THAT IS THE QUESTION 当选定RELATIONS作为密钥时,加密过程是:明文一个字母为T,第一个密钥字母为R,因此可以找到在R行中代替T的为K,依此类推,得出对应关系如下:密钥:RELAT IONSR ELATI ONSRE LATIO NSREL明文:TOBEO RNOTT OBETH ATIST HEQUE STION密文:KSMEH ZBBLK SMEMP OGAJX SEJCS FLZSY 历史上以维吉尼亚密表为基础又演变出很多种加密方法,其基本元素无非是密表与密钥,并一直沿用到二战以后的初级电子密码机上。二.凯撒密码 它是一种代换密码。据说恺撒是率先使用加密函的古代将领之一,因此这种加密方法被称为恺撒密码。 凯撒密码作为一种最为古老的对称加密体制,在古罗马的时候都已经很流行,他的基本思想是:通过把字母移动一定的位数来实现加密和解密。明文中的所有字母都在字母表上向后(或向前)按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。例如,当偏移量是3的时候,所有的字母A将被替换成D,B变成E,以此类推X将变成A,Y变成B,Z变成C。由此可见,位数就是凯撒密码加密和解密的密钥。 在密码学中,恺撒密码(或称恺撒加密、恺撒变换、变换加密)是一种最简单且最广为人知的加密技术。它是一种替换加密的技术。这个加密方法是以恺撒的名字命名的,当年恺撒曾用此方法与其将军们进行联系。恺撒密码通常被作为其他更复杂的加密方法中的一个步骤,例如维吉尼亚密码。恺撒密码还在现代的ROT13系统中被应用。但是和所有的利用字母表进行替换的加密技术一样,恺撒密码非常容易被破解,而且在实际应用中也无法保证通信安全。三.栅栏加密法 栅栏加密法是一种比较简单快捷的加密方法。栅栏加密法就是把要被加密的文件按照一上一下的写法写出来,再把第二行的文字排列到第一行的后面。相应的,破译方法就是把文字从中间分开,分成2行,然后插入。栅栏加密法一般配合其他方法进行加密。例:加密information 分行 i f r a i n n o m t o 合并 ifrainnomto 完成~四.猪笔加密法 (朱高密码。共济会密码) 它的英文名是pigpen cipher,直译过来好搞笑。 在18世纪时,Freemasons为了使让其他的人看不懂他所写而发明的,猪笔密码属于替换密码流,但它不是用一个字母替代另一个字母,而是用一个符号来代替一个字母, 把26个字母写进下四个表格中,然后加密时用这个字母所挨着表格的那部分来代替。五.RSA算法 RSA算法是第一个能同时用于加密和数字签名的算法,也易于理解和操作。RSA算法是一种非对称密码算法,所谓非对称,就是指该算法需要一对密钥,使用其中一个加密,则需要用另一个才能解密。 RSA的算法涉及三个参数,n、e1.e2。 其中,n是两个大质数p、q的积,n的二进制表示时所占用的位数,就是所谓的密钥长度。 e1和e2是一对相关的值,e1可以任意取,但要求e1与(p-1)*(q-1)互质(互质:两个正整数只有公约数1时,他们的关系叫互质);再选择e2,要求(e2*e1)mod((p-1)*(q-1))=1。 (n及e1),(n及e2)就是密钥对。 RSA加解密的算法完全相同,设A为明文,B为密文,则:A=B^e1 mod n;B=A^e2 mod n; e1和e2可以互换使用,即: A=B^e2 mod n;B=A^e1 mod n六.ECC加密法 ECC算法也是一个能同时用于加密和数字签名的算法,也易于理解和操作。同RSA算法是一样是非对称密码算法使用其中一个加密,用另一个才能解密。 公开密钥算法总是要基于一个数学上的难题。比如RSA 依据的是:给定两个素数p、q 很容易相乘得到n,而对n进行因式分解却相对困难。那椭圆曲线上有什么难题呢? 考虑如下等式 : K=kG [其中 K,G为Ep(a,b)上的点,k为小于n(n是点G的阶)的整数] 不难发现,给定k和G,根据加法法则,计算K很容易;但给定K和G,求k就相对困难了。 这就是椭圆曲线加密算法采用的难题。 我们把点G称为基点(base point),k(k |
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