求一篇密码学应用的论文

来源:学生作业帮助网 编辑:作业帮 时间:2024/05/08 04:12:03
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古典密码学
  爱伦 坡所说:密码可破!人类的智慧不可能造成这样的密码,使得人类本身的才智即使运用得当也无法破开它!
  一 、密码学的发展历程
  密码学在公元前400多年就早已经产生了,正如《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”.密码学的起源的确要追溯到人类刚刚出现,并且尝试去学习如何通信的时候,为了确保他们的通信的机密,最先是有意识的使用一些简单的方法来加密信息,通过一些(密码)象形文字相互传达信息.接着由于文字的出现和使用,确保通信的机密性就成为一种艺术,古代发明了不少加密信息和传达信息的方法.例如我国古代的烽火就是一种传递军情的方法,再如古代的兵符就是用来传达信息的密令.就连闯荡江湖的侠士,都有秘密的黑道行话,更何况是那些不堪忍受压迫义士在秘密起义前进行地下联络的暗语,这都促进了密码学的发展.
  事实上,密码学真正成为科学是在19世纪末和20世纪初期,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.例如在希特勒一上台时,德国就试验并使用了一种命名为“谜”的密码机,“谜”型机能产生220亿种不同的密钥组合,假如一个人日夜不停地工作,每分钟测试一种密钥的话,需要约4.2万年才能将所有的密钥可能组合试完,希特勒完全相信了这种密码机的安全性.然而,英国获知了“谜”型机的密码原理,完成了一部针对“谜”型机的绰号叫“炸弹”的密码破译机,每秒钟可处理2000个字符,它几乎可以破译截获德国的所有情报.后来又研制出一种每秒钟可处理5000个字符的“巨人”型密码破译机并投入使用,至此同盟国几乎掌握了德国纳粹的绝大多数军事秘密和机密,而德国军方却对此一无所知;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,在中途岛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.因此,我们可以说,密码学为战争的胜利立了大功.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,在你的生活就有很多密码,例如为了防止别人查阅你文件,你可以将你的文件加密;为了防止窃取你钱物,你在银行账户上设置密码,等等.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.
  二 、密码学的基础知识
  密码学(Cryptogra phy)在希腊文用Kruptos(hidden)+graphein(to write)表达,现代准确的术语为“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”.密码学是主要研究通信安全和保密的学科,他包括两个分支: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.
  在计算机出现以前,密码学的算法主要是通过字符之间代替或易位实现的,我们称这些密码体制为古典密码.其中包括:易位密码、代替密码(单表代替密码、多表代替密码等).这些密码算法大都十分简单,现在已经很少在实际应用中使用了.由于密码学是涉及数学、通讯、计算机等相关学科的知识,就我们现有的知识水平而言,只能初步研究古典密码学的基本原理和方法.但是对古典密码学的研究,对于理解、构造和分析现代实用的密码都是很有帮助.以下介绍我们所研究的古典密码学.
  三 、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(以字符为基本加密单元的密码)以及现代密码(以信息块为基本加密单元的密码)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.
  现在我们汇报我们研究的几种简单的古典密码学
  1.滚桶密码
  在古代为了确保他们的通信的机密,先是有意识的使用一些简单的方法对信息来加密.如公元六年前的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(如图),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.如果不知道棍子的宽度(这里作为密匙)就是不容易解密里面的内容的,但是收信人可以根据事先和写信人的约定,用同样的scytale的棍子将书信解密.
  2. 掩格密码
  16世纪米兰的物理学和数学家Cardano发明的掩格密码,可以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.
  3. 棋盘密码
  我们可以建立一张表,使每一个字符对应一数 , 是该字符所在行标号, 是列标号.这样将明文变成形式为一串数字密文.
  例如:明文 battle on Sunday
  密文 121144443115034330434533141154
  (其中0表示空格)
  例如:如图Polybius的棋盘密(B.C.200)也是一种在古希腊时已经发展的比较完备加密的方法.希腊文字“ ” 被加密为数字25 42 45 41 44 35 43
  4.凯撒(Caesar)密码
  据记载在罗马帝国时期,凯撒大帝曾经设计过一种简单的移位密码,用于战时通信.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.
  例如:明文 battle &