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古典密码的综合运用

古龚雪莲数学系数学与应用数学专业二零零五级指导教师:李滨摘要:随着计算机和通信技术的飞速发展,密码学已经渗透到了政治、经济、文化乃至个人隐私等领域,使用加密技术来保护信息的安全变得越来越重要。

这篇论文的重点是介绍几个古典密码体制、古典密码加密解密及其用几种密码体制合成的密码体制的加密和解密。

论文主要分为两大部分,理论部分和应用部分。

理论基础部分包括正文的“1概述”和“2 几种密码体制的原理及加解密算法的描述”:“1概述”简单介绍了密码学和几种古典密码的基础知识;“2 几种密码体制的原理及加解密算法的描述”较详细地介绍了几种古典密码加密算法的叙述和解密。

应用部分为“3密码体制的综合运用”:“3密码体制的综合运用”包括几种密码的加密解密的运算过程及结果。

这篇论文通过对加密算法的运用为密码学中加密算法在几种密码体制的综合下的运用及其密码的安全系数。

关键词:密码学,密码体制,加密算法,解密算法,密钥,明文,密文。

The comprehensive use of classical passwordGong XuelianDepartment of mathematics in mathematics and applied mathematics specialized 2005 Grade Instructor:Li BinAbstract:Along with the computer and the communication technology rapid development, the cryptology already seeped domain and so on politics, economy, culture and even individual privacy, the use encryption technology protects the information the security to change more and more importantly. This paper key point is introduced several classical passwords systems, the classical password encryption decipher and cipher system's encryption which and decipher synthesizes with several kind of cipher systems.The paper mainly divides into two major parts, the theory part and the application part. The rationale partially "1 outline" and "2 several kind of passwords systems principle and adds the decipher algorithm including the main text the description": "1 outline" simply introduced several kind of classical passwords elementary knowledges; "2 several kind of passwords systems principle and added the decipher algorithm the description" in detail to introduce several kind of classical passwords encryption algorithm narration and the decipher, but algorithm content prepared for the fourth chapter of algorithm using the content. Applies the part is "3 cipher system's synthesis utilization": "3 cipher system's synthesis utilization " including several kind of password encryption decipher operation process and result.This paper through to encryption algorithm utilization for cryptology in encryption algorithm under several kind of cipher system's synthesis utilization and password safety coefficient.Key words:cryptology ;password system ; encrypting algorithm ;deciphering algorithm ; key ; state in writing ; cryptograph ..密码可以说是组成现代生活以及科学领域的重要组成部分,密码从开始的战争中的信息的传递到现在文字、图片、视频等的传递都需要进行加密,才能保证这些东西的安全性。

早在400多年前,《破译者》一书中所说“人类使用密码的历史几乎与使用文字的时间一样长”。

政治要人接收的邮件都进行双向加密,一个用于加密一个用于解密,但绝对不会用同一个密码体制进行加解密。

现在我们国家开始实行数字电视,其中有些电视台是进行加密了的,必须获得许可才可以用,实行收费制。

现在在网上聊天用的聊天工具,也是安装了密保的,如果你担心你的聊天记录被人看,你就可以多设几道防线及设密码。

还有,经济方面、国防等等这些都是设立了密码的。

而这篇文章就是讲解如何利用简单的密码体制加密重要文件。

1 概述1.1 密码学的发展历程密码学从有人类开始就慢慢地形成了,在4000多年前、古埃及人就在墓志铭中使用奇妙的符号作为密码、这是史载的最早的密码形式。

到了后来,有了著名的恺撤密码、网格密码等;到了一战和二战时期,有了字典密码、转轮机密码;发展到现在,更是有了DES,RSA,AES等的密码形式。

而真正成为科学是在19世纪末和20世纪初期,那时由于军事、数学、通讯等相关技术的发展,特别是两次世界大战中对军事信息保密传递和破获敌方信息的需求,密码学得到了空前的发展,并广泛的用于军事情报部门的决策。

在第二次世界大战的太平洋战争中,美军成功破译了日本海军的密码机,读懂了日本舰队司令官山本五十六发给各指挥官的命令,在中途彻底击溃了日本海军,击毙了山本五十六,导致了太平洋战争的决定性转折。

在当今密码学不仅用于国家军事安全上,人们已经将重点更多的集中在实际应用,在生活中就有很多密码,例如为了防止别人查阅你文件,就把自己的文件加密;为了防止窃取你钱物,你在银行账户上设置密码,等等。

现在,我国某些省份的高中数学课程中已经开始加入了古典密码学,让学生通过学习能够了解信息科学中的有关内容及认识,体会密码在信息安全中的作用,还可联系生活中的信息安全问题进行加密和解密的实践活动,在愉悦中增长知识,陶冶情操、体会数学价值的魅力。

随着科技的发展和信息保密的需求,密码学的应用将融入了你的日常生活。

1.2 密码学的基础知识密码学[Cryptogra phy][]1是由希腊文Kruptos[hidden]+graphein[to write]而变化出来的,准确的术语为“密码编制学”,简称“编密学”,与之相对的专门研究如何破解密码的学问称之为“密码分析学”。

密码学主要研究通信安全和保密的学科,它包括两个分支:密码编码学和密码分析学。

密码编码学主要研究对信息进行变换,以保护信息在传递过程中不被敌方窃取、解读和利用的方法,而密码分析学则于密码编码学相反,它主要研究如何分析和破译密码。

这两者之间既相互对立又相互促进。

密码的基本思想是对机密信息进行伪装。

一个密码系统完成如下伪装:加密者对需要进行伪装机密信息[明文]进行伪装进行变换[加密变换],得到另外一种看起来似乎与原有信息不相关的表示[密文],如果合法者[接收者]获得了伪装后的信息,那么他可以通过事先约定的密钥,从得到的信息中分析得到原有的机密信息[解密变换],而如果不合法的用户[密码分析者]试图从这种伪装后信息中分析得到原有的机密信息,那么,要么这种分析过程根本是不可能的,要么代价过于巨大,以至于无法进行。

古典密码包括:易位密码、代替密码包括单表代替密码、多表代替密码等。

以下介绍我们所研究的古典密码学。

1.3 古典密码学的基本方法从密码学发展历程来看,可分为古典密码和现代密码两类。

而古典密码有着悠久的历史,从古代一直到计算机出现以前,古典密码学主要有两大基本方法:[1]代替密码:就是将明文的字符替换为密文中的另一种的字符,接收者只要对密文做反向替换就可以恢复出明文。

[2]置换密码又称易位密码:明文的字母保持相同,但顺序被打乱了。

现在我们就几种简单的古典密码学进行简单介绍:1.3.1.滚桶密码公元六年前,古希腊人通过使用一根叫scytale的棍子,将信息进行加密。

送信人先将一张羊皮条绕棍子螺旋形卷起来,然后把要写的信息按某种顺序写在上面,接着打开羊皮条卷,通过其他渠道将信送给收信人。

收信人可以根据事先和写信人的约定,用同样直径的scytale的棍子将书信解密。

1.3.2. 掩格密码16世纪时,米兰的物理学和数学家Cardano发明的掩格密码,用事先设计好方格的开孔,将所要传递的信息和一些其他无关的符号组合成无效的信息,使截获者难以分析出有效信息。

1.3.3. 棋盘密码建立一张表,使每一个字符对应一数,是该字符所在行标号,是列标号。

将明文变形成为一串数字密文。

1.3.4.凯撒(Caesar)密码在罗马帝国时期,凯撒大帝曾经设计过一种简单的移位密码。

这种加密方法就是将明文的字母按照字母顺序,往后依次递推相同的字母,就可以得到加密的密文,而解密的过程正好和加密的过程相反。

1.3.5.圆盘密码圆盘密码就是利用单表置换的方法进行加密的。

如在两个同心圆盘上,内盘按不同或是杂乱的顺序填好字母或数字,而外盘按照一定顺序填好字母或数字,转动圆盘就可以找到字母的置换方法,很方便的进行信息的加密与解密。

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