加密者与破译者的博弈

2020-04-09 栏目:行业资讯 查看()

暗码在我们的生活中有着重要的作用,那么暗码毕竟来自何方,为何会产生呢?这篇文章介绍了暗码学的相关知识,欢迎感兴趣的童鞋阅读。

加密者与破译者的博弈

暗码学是网络平安、信息平安、区块链等产品的基础,常见的非对称加密、对称加密、散列函数等,都属于暗码学范畴。

暗码学有数千年的历史,从最开始的替换法到如今的非对称加密算法,经历了古典暗码学,近代暗码学和现代暗码学三个阶段。暗码学不仅仅是数学家们的智慧,更是如今网络空间平安的重要基础。

01 古典暗码学

在古代的战争中,多见使用暗藏信息的方式掩护重要的通信材料。好比先把必要掩护的信息用化学药水写到纸上,药水干后,纸上看不出任何的信息,必要使用另外的化学药水涂抹后才可以阅读纸上的信息。

再好比把必要掩护的信息写到送信人的头皮上,等头发长出来后,把送信人送达目的地,再剃光头发阅读信息。

这些办法都是在掩护重要的信息不被他人获取,但藏信息的方式比较容易被他人识破,例如增加哨兵的排查力度,就会发现其中的猫腻,因而随后发展出了较难破解的古典暗码学。

1. 替换法

替换法很好理解,便是用固定的信息将原文替换成无法直接阅读的密文信息。例如将b替换成w,e替换成p,这样bee单词就变换成了wpp,不知道替换规则的人就无法阅读出原文的含义。

替换法有单表替换和多表替换两种形式。单表替换即只有一张原文密文对照表单,发送者和接收者用这张表单来加密解密。在上述例子中,表单即为:abcde-swtrp。

多表替换即有多张原文密文对照表单,分歧字母可以用分歧表单的内容替换。

例如约定好表单为:表单1:abcde-swtrp、表单2:abcde-chfhk、表单3:abcde-jftou。

规定第一个字母用第三张表单,第二个字母用第一张表单,第三个字母用第二张表单,这时bee单词就酿成了(312)fpk,破解难度更高,其中312又叫做密钥,密钥可以事先约定好,也可以在传输过程中标记出来。

2. 移位法

移位法便是将原文中的所有字母都在字母表上向后(或向前)依照一个固定数目进行偏移后得出密文,典型的移位法应用有“恺撒暗码”。

例如约定好向后移动2位(abcde-cdefg),这样bee单词就变换成了dgg。

同理替换法,移位法也可以采纳多表移位的方式,典型的多表案例是“维尼吉亚暗码”(又译维热纳尔暗码),属于多表暗码的一种形式。

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维尼吉亚暗码

3. 古典暗码破解方式

古典暗码虽然很简单,但是在暗码史上是使用的最久的加密方式,直到“概率论”的数学办法被发现,古典暗码就被破解了。

英文单词中字母出现的频率是分歧的,e以12.702%的百分比占比最高,z只占到0.074%,感兴趣的可以去百科查字母频率详细统计数据。如果密文数量足够大,仅仅采纳频度分析法就可以破解单表的替换法或移位法。

多表的替换法或移位法虽然难度高一些,但如果数据量足够大的话,也是可以破解的。以维尼吉亚暗码算法为例,破解办法便是先找出密文中完全相同的字母串,猜测密钥长度,得到密钥长度后再把同组的密文放在一起,使用频率分析法破解。

02 近代暗码学

古典暗码的平安性受到了威胁,外加使用方便性较低,到了工业化时代,近现代暗码被广泛应用。

恩尼格玛机

恩尼格玛机是二战时期纳粹德国使用的加密机器,后被英国破译,介入破译的人员有被称为计算机科学之父、人工智能之父的图灵。

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恩尼格玛机

恩尼格玛机使用的加密方式本色上还是移位和替代,只不过因为暗码表种类极多,破解难度高,同时加密解密机器化,使用便捷,因而在二战时期得以使用。

恩尼格玛机共有26个字母键和26个带有字母的小灯泡,当按下键盘上的键时,加密后的密笔墨母所对应的小灯泡就会亮起来,依次记录密文发送给接收者就实现了密文传输。接收者也用相同的恩尼格玛机,依次输入密文并获取原文。

暗码机内装有“转子”装置,每按下键盘上的一个字母,“转子”就会自动地转动一个位置,相当于更换了一套暗码表。最开始“转子”只有6格,相当于有6套暗码表,后来升级到了26格,即有26套暗码表。

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