《計算機網絡安全防護技術（第二版）》 課件 第3章-任務3.1.1 探究古典加密技術

第3章數據加密技術3.1.1古典加密技術編著：

秦燊勞翠金

3.1對稱加密技術

對稱加密技術是指加密和解密，都采用相同的密鑰。正如我們出門反鎖和回家開門，用的都是同一把鑰匙一樣，在加密學中，用相同密鑰進行加密和解密的方法，叫做對稱密鑰加密算法。數據加密之前，要先選好加密算法（相當于鎖），還要選擇一把密鑰（相當于用于反鎖和開鎖的鑰匙）。對稱加密算法包括各種古典加密算法和當代的一些加密算法，如：DES、3DES、AES、RC4算法等。在1977年非對稱加密算法RSA被提出來之前，人們使用的都是對稱加密算法技術。

3.1.1古典加密技術

一、“凱撒密碼”技術公元前50年，羅馬皇帝凱撒為了在戰(zhàn)爭中傳遞的信息，又要考慮到萬一信息落到敵人手里，不能讓敵人看懂信息的內容，而發(fā)明了“凱撒密碼”。這是一種單表替換密碼技術。它的實現方法是：把字母按順序排列，并首尾相連，明文用其后的某個字母如第2個字母代替。比如單詞“YES”，Y之后是Z，Z之后本來是沒有字母的，但因首尾相連，所以Z后就來到首字母A了，就是A就是Y加密后的密文；同理，E之后是F、G，G就是E加密之后的密文；S之后是T、U，因此U就是O加密之后的密文。因此，采用凱撒密碼技術，加密算法是循環(huán)右移，密鑰是移動2位，明文“YES”經過加密后得到的密文是“AGU”。

二、換位密碼技術英語中，“the”、“is”等單詞經常出現，凱撒密碼只是對單詞做簡單的替換，攻擊者根據單詞出現的頻率，很容易試探出明文。而換位密碼技術，將明文各字母的順序打亂，能較好的避免攻擊者按單詞出現的頻率來試探明文的攻擊。換位密碼技術是通過打亂明文的字母順序達到加密目的的，以列換位密碼技術為例，加密方法是：將密鑰寫在第一行，明文寫在密鑰下面，明文超過密鑰長度時，就換到第二行，第二行寫滿換到第三行，以此類推，直到把明文寫完為止，然后將表中的字母按列讀出來，以便得到密文，注意，不是按第1、2、3、4列這樣的順序來讀列的，列的讀取順序由密鑰來決定，具體來說，把密鑰的各字母按從小到大排序，按排出的順序讀列，得到的就是密文。例如：使用列換位密碼技術，用字符串“hack”作為密鑰，加密“canyouunderstand”這句話，方法如下：明文：canyouunderstand密鑰：hack表3-1是按照換名密碼技術使用密鑰“hack”，對明文“canyouunderstand”進行加密的過程。

按第2、3、1、4列的順序讀出各列的字母，得到的就是密文：aueanurncodtynsd。表3-1換位密碼技術的應用密鑰hack列的序號1234按密鑰字母大小排序3124明文canyouunderstand三、費杰爾密碼

換位密碼技術雖然避免了攻擊者按單詞出現的頻率猜明文的方法，但英語中，除了單詞出現的頻率有規(guī)律可循，字母出現的頻率也是有規(guī)律的，如：字母e出現的頻率最大，其次是t，根據密文中字母出現的頻率，按換位密碼加密得到的密文，是有可能被攻擊者匹配出明文來的，而費杰爾密碼的出現，則較好解決了這個問題。

使用費杰爾密碼技術進行加密，需要用到一張二維表，以表的第一列為縱坐標，表的第一行為橫坐標。在縱坐標上，找到密鑰對應的字母所在的行，在橫坐標上，找到明文對應的字母所在的列，行和列的交叉點就是密文。表3-2是費杰爾密碼技術所使用的二維表。abcdefghijklmnopqrstuvwxyzaabcdefghijklmnopqrstuvwxyzbbcdefghijklmnopqrstuvwxyzaccdefghijklmnopqrstuvwxyzabddefghijklmnopqrstuvwxyzabceefghijklmnopqrstuvwxyzabcdffghijklmnopqrstuvwxyzabcdegghijklmnopqrstuvwxyzabcdefhhijklmnopqrstuvwxyzabcdefgiijklmnopqrstuvwxyzabcdefghjjklmnopqrstuvwxyzabcdefghikklmnopqrstuvwxyzabcdefghijllmnopqrstuvwxyzabcdefghijkmmnopqrstuvwxyzabcdefghijklnnopqrstuvwxyzabcdefghijklmoopqrstuvwxyzabcdefghijklmnppqrstuvwxyzabcdefghijklmnoqqrstuvwxyzabcdefghijklmnoprrstuvwxyzabcdefghijklmnopqsstuvwxyzabcdefghijklmnopqrttuvwxyzabcdefghijklmnopqrsuuvwxyzabcdefghijklmnopqrstvvwxyzabcdefghijklmnopqrstuwwxyzabcdefghijklmnopqrstuvxxyzabcdefghijklmnopqrstuvwyyzabcdefghijklmnopqrstuvwxzzabcdefghijklmnopqrstuvwxy表3-2費杰樂密碼技術例如：使用費杰爾密碼技術進行加密，密鑰為“cat”，明文為“l(fā)ookatthestarts”。加密方法是：在明文下面，反復寫上密鑰，得到：明文：loo