2021-03-11密码及密评学习

密码及密评学习

学习目标:掌握密码基础知识,熟悉密评流程,具备密评实操能力。

主要学习内容:密码基础知识、密码测评相关知识、密码及密评相关规范、密评流程

1.密码基础知识

1.1密码的发展

从发展角度,密码分为:古典密码、机械密码、现代密码

1.1.1古典密码

古典密码:代换密码、置换密码。

代换密码:分为单表代换和多表代换。

代换密码:采用一个代换表,将一段明文变换成一段密文,这个代换表就是密钥。如果代换表只有一个,则代换过程被称为单表代换。如果代换表多于一个,则代换过程被称为多表代换。

单表代换密码典型:仿射密码、恺撒密码

多表代换密码典型:维吉尼亚密码

缺陷:秘钥空间有限,不能抵抗统计分析攻击。

置换密码:是一种特殊的代换密码,置换密码变换过程不改变明文字母,只 改变它们的位置。

置换密码的典型:是栅栏密码

栅栏密码其加密原理是:明文按列写入,密文按行输出。加密过程可以使用一个置换也可以使用多个置换。与代换密码相比,置换密码可以打破消息中的某些固定结构模式,这个优点被融入到现代密码算法的设计中。

1.1.2机械密码

机械密码的典型代表是恩尼格玛密码机。恩尼格玛密码机由键盘、指示灯、转子(3个或更多,对应26个字母)、连线板、反射器等组成,转子方向、转子相对位置和连线板的连线情况相当于秘钥,通过3转子、6种转子的相对位置、连线板的不同的6种连线方式使得暴力破解难度增加到一亿亿种可能,使得手动破解成为几乎不可能,通过反射器的巧妙设计使得解密过程也变得极为简单,可以做到即时加密即时解密。

恩尼格玛密码机由多组转子组成,每组转子刻有 1 到 26 个数字,对应 26 个字母。转子的转动方向、相互位置以及连线板的连线状态使得整个密码机构成了复杂的多表代换密码系统。恩尼格玛密码机的密码变换组合异常复杂,一台只有三个转子(慢转子、中转子和快转子)的恩尼格玛密码机可以构成数量巨大的不同代换组合。

三个转子的转动方向组成了26×25×26=16900 种可能;

三个转子不同的相对位置构成了 6 种可能性;

连线板使得三个转子两两交换 6 对字母,则可形成 100391791500 种组合。

因此,一台只有三个转子的恩尼格玛密码机总共可以有 16900×6×100391791500 种组合,即大约 1 亿亿种不同的密码变换组合。这样庞大的可能性超出了当时的计算能力,换言之,靠采用“人海战术”进行“暴力破解”逐一试验可能性,几乎是不可能实现的。而电报收发双方,则只要按照约定的转子方向、位置和连线板的连线状况(相当于密钥),就可以非常轻松、简单地进行通信。这就是恩尼格玛密码机的加密和解密原理。

解密:在此基础上谢尔比乌斯十分巧妙地在三个转子的一端加上了一个反射器,把键盘和显示器中的相同字母用电线连在一起。反射器和转子一样,把某一个字母连在另一个字母上,但是它并不转动。乍一看这么一个固定的反射器好像没什么用处,它并不增加可以使用的编码数目,但是把它和解码联系起来就会看出这种设计的别具匠心了。

恩尼格玛密码机为密码学对称加密算法的流加密。恩尼格玛密码机引入了转子,这类密码被称为复式替换密码。

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