【文章标题】: 密码学入门系列(一) 之 移位密码(古典)
【文章作者】: jackozoo
【作者邮箱】: [email]jackozoo@163.com[/email]
【作者声明】: 只是感兴趣，没有其他目的。失误之处敬请诸位大侠赐教!
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【详细过程】
系列声明 : 此系列文章皆为密码学入门相关知识, 因此都比较基础, 旨在帮助尚未入门的朋友们尽快地走进密码学的大门, 由于是一个系列, 所以所有的文章会从一个全新的角度来诠释密码学, 而不是从破解的角度.
另外, 此系列将会包含常见古典密码, 现代密码, 及系统安全等方面的内容, 对于每一种加密算法, 我都会在文后附上相应的C程序.
P.S. 由于所有文章是从密码学的角度来解释的, 所以一些名词会和当今常用的名词的意思不太一样, 请注意这一点.
如 :
1.明码--通过密匙-->得到密码. 这里的密码也就是密文的意思.
2.字母表:明密文中的单个字母单元所属的表. 这里的字母不是一般说来的abcd等,它可能是8位的,16位的,32位的,也可能只是某一部分字母比如A~Z.
... ...
OK, 进入正题:
密码学入门系列(一) 之 移位密码(古典):
移位密码简介:
移位密码最早可追溯至古罗马时期, <<高卢战记>>有描述恺撒曾经使用密码来传递信息,即所谓的"恺撒密码",它是一种替代密码,通过将字母按顺序推后起3位起到加密作用,如将字母A换作字母D,将字母B换作字母E.这是一种简单的加密方法,这种密码的密度是很低的, 只需简单地统计字频就可以破译, 现今又叫"移位密码", 只不过移动的为数不一定是3位而已.
虽然移位密码非常简单, 但它是我们走向更高深的密码的基础, 因此以下基础知识还是希望大家能仔细看看.
在详细介绍之前, 我们有必要知道一些密码学所需的数学知识.
1.
字母表 :明密文中的单个字母单元所属的表. 比如如下
Z26:很常用的基于26个英文大写字母的字母表. 这里从0开始,25结束来标志其值, 而不是使用其ASCII值,目的是为了使计算更加方便.
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
如明文JACKOZOO的码值即为:9 0 2 10 14 25 14 14 . 每个字符占字母表中的一个字母.
Z2~8: 也即Z256. 这是很常用的一类字母表, 也即大家经常使用的字节流加密. 字母表从00~FF共2的8次个字母元素.
如明文
JACKOZOO 的码值(ANSI编码)即为4A 41 43 4B 4F 5A 4F 4F .
明文
爱你一生一世 (ANSI编码)的码值即为B0 AE C4 E3 D2 BB C9 FA D2 BB CA C0 .
Z2~16:也即Z65536. 此字母表常用于字流加密. 字母表从0000~FFFF共2的16次个字母元素.
如明文
JACKOZOO (ANSI)的码值为: 4A41 434B 4F5A 4F4F . 共占4个字母单元.
明文
爱你一生一世 (ANSI)的码值为: B0AE C4E3 D2BB C9FA D2BB CAC0. 共占6个字母单元.
Z2~32 : 字母表从00000000~FFFFFFFF共2的32次个字母单元. 常用于双字流的加密.
如明文
JACKOZOO (ANSI)的码值为: 4A41434B 4F5A4F4F . 共占2个字母单元.
明文
爱你一生一世 (ANSI)的码值为: B0AEC4E3 D2BBC9FA D2BBCAC0. 共占3个字母单元.
附注: 上述的所谓字节流,字流,双字流仅仅是相对于你加密时所选取的字母表而言的, 因为任何信息在计算机中都是以二进制流存放的.
2.
模n加与模n乘 :
命n为正整数,且字母表Zn = {0,1,2 ... n-1}. a,b属于Zn, 则定义a+b mod n 为a和b的模n加.
同理有ab mod n 为a 和 b 的模n乘.
移位密码:
移位密码体制(Caesar Cipher)的原理可用a+b mod 26 做简介刻画. 设移位密码体制中有:
明文: IAMJACKOZOO
秘匙: K = 2
密文: KCOLCEMQBQQ
其中的密文的每个字母单元是由明文在字母表内循环右移3位所得 .
这一加密法则可概括为: y = (x+3) mod 26 . x,y ∈Z26. x为密文, y为明文.
我们小结一下, 移位密码中有如下概念:
我们来看一个例子:
例1:已知移位密码中明文为
HIJACKOZOO , 字母表为Z26,秘匙为K=9,请加密之.
解 :由字母表Z26得HIJACKOZOO 的码值为:
7 8 9 0 2 10 14 25 14 14 (共10个字母单元)
对其每个字母单元做y = (x+k) mod 26 运算得:
→ 16 17 18 9 11 19 23 8 23 23
因此得密文为:
→ QRSJLTXIXX
例2:已知移位密码中明文为
爱你一生一世 , 字母表为Z2~8, 秘匙为0x99, 请加密之.
解 :由字母表Z2~8得
爱你一生一世 的码值为:
B0 AE C4 E3 D2 BB C9 FA D2 BB CA C0 (共12个字母单元)
对其每个字母单元做 y = (x+k) mod 0x100 运算得:
→ 49 47 5D 7C 6B 54 62 93 6B 54 63 59
因此得密文为:
IG]|kTb搆TcY.
由于密码学中会用到很多的数学知识, 而很多的数学符号我们使用键盘很难输入进去, 比如∑,∈,∫∮≡≌≈等,但这些符号
我是怎么弄上来的了? 其实是很笨拙的方法.
我是通过生成一个文本, 在从里面复制我想要的字符.不同语言的系统能显示的字符数是不一样的.
代码如下:
#include <stdio.h>
#include <windows.h>
void main()
{
FILE *fp = NULL;
int i,j; //勿定义为BYTE, 否则无限循环.
if(NULL == (fp = fopen("a.txt","ab+")))
return;
for(i=0;i<=0xFF;++i)
for(j=0;j<=0xFF;++j)
{
fputc(i,fp);
fputc(j,fp);
}
fclose(fp);
}
移位密码的理论讲解就到这里, 虽然内容很简单, 但我还是尽量说的详细些.希望可以照顾到基础不太好的朋友.
附件中为我编写的一个用于学习移位密码的小软件. 附带源码 . 大家可自行学习.
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2009年05月19日 PM 07:28:57
[课程]Linux pwn 探索篇！
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