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、计算机科学有关亲情的名言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。
密码学
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。
密码学
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》
查看qq加密相册一文,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。
密码学
现在密码已经成为单独的学科,从传统意义上来说,密码学是研究如何把信息转换成一种隐蔽的方式并阻止其他人得到它。
密码学是一门跨学科科目,从很多领域衍生而来:它可以被看做是信息理论,却使用了大量的数学领域的工具,众所周知的如数论和有限数学。
热血三国战场 原始的信息,也就是需要被密码保护的信息,被称为明文。加密是把原始信息转换成不可读形式,也就是密码的过程。解密是加密的逆过程,从加密过的信息中得到原始信息。cipher是加密和解密时使用的算法。
最早的隐写术只需纸笔,现在称为经典密码学。其两大类别为置换加密法,将字母的顺序重新排列;替换加密法,将一组字母换成其他字母或符号。经典加密法的资讯易受统计的攻破,资料越多,破解就更容易,使用分析频率就是好办法。经典密码学现在仍未消失,经常出现在智力游戏之中。在二十世纪早期,包括转轮机在内的一些机械设备被发明出来用于加密,其中最著名的是用于第二次世界大战的密码机Enigma。这些机器产生的密码相当大地增加了密码分析的难度。比如针对Enigma各种各样的攻击,在付出了相当大的努力后才得以成功。
希尔密码(Hill Password)是运用基本矩阵论原理的替换密码,由Lester S. Hill在1929年发明。每个字母当作26进制数字:A=0, B=1, 一串字母当成n维向量,跟一个n×n的矩阵相乘,再将得出的结果模26。注意用作加密的矩阵(即密匙)在<math>\mathbb_^n</math>必须是可逆的,否则就不可能译码。只有矩阵的行列式和26互质,才是可逆的。
Hill cipher
开车撞人 三、Hill cipher(希尔密码)
Hill cipher是1929年提出的一种密码体制。
设d是一正整数,定义 。Hill cipher的主要思想是利用线性变换方法,不同的是这种变换是在 上运算。
例如:设d=2,每个明文单元使用 来表示,同样密文单元用 表示,具
体的加密中, 将被表示为 的线性组合。
如:
利用线性代数的知识,可得
这个运算在 上进行,即mod26,密钥K一般取一个m*m的矩阵,记为 。对明文 ,以 ,则加密算法为:
也可表示成 。
示例
例1
例:对明文attack,利用密钥 进行加密。
第一步:将明文分为两两一组:at ta ck
第二步:计算:
同理,
因此,密文为VBDEKQ
快乐大本营20101219 解密算法:因为 ,由于K必须可逆,即 ,所以 ,如何计算K的逆,有两种算法:一种是利用伴随矩阵,另一种是利用初等变换,无论采用何种算法都可以。
例2
例;设 ,求K的逆。
解法一、因为 ,因此K的逆存在。显然在mod26下 的余为1,即337/26=1
或337=x mod26,显然x=1。所以
,即:
注意: , , 在mod26下是7。由此我们有在 在mod26下的逆分别是: , , , , 。
例:密文为:YIFZMA 设密钥为 ,出它的明文。
解: ,所以
因此明文为cureka。
例3
例子:
原文:Mr Hill made this code.
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz
01234567890123456789012345
_______m___r___h___i___l___l___m___a___d___e___t___h___i___s___c___o___d___e
______12__17___7___8__11__11__12___0___3___4__19___7___8__18___2__14___3___4
m_12_144_204__88__96_132_132_144___0__36__48_228__98__96_216__24_168__36__48
r_17_204_289_119_136_187_187_204___0__51__68_323_119_136_306__34_238__51__68
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2020年7月1日是建党节几周年 l_11_132_187__77__88_121_121_132___0__33__44_209__77__88_198__22_154__33__44
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d__3__36__51__21__24__33__33__36___0___9__12__57__21__24__54___6__52___9__12
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