第1章_古典密码体制2

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1、12古代传递消息的方法v1 烽火、狼烟v2 驿站v3 信鸽、信猴、漂流瓶v4马拉松3 烽火台 在中国古代，为了传递军事情报，人们曾设立过烽火台，利用火与烟传递信息。烽火台白天烧狼粪，夜间点柴草。传说烧狼粪时有很大的浓烟直冲蓝天，在白天比火光更易被人发现，因此烽火有时又被称为狼烟。当发现敌情时，燃起烽火，台台相传，一直传到军营。在2700多年前，中国周朝时的烽火告警系统就已经很完备了。 4马拉松v马拉松长跑项目，就是为了纪念一位2000多年前为传送捷报而牺牲的英雄设立的。公元前490年，希腊军队在马拉松平原击退波斯王大流士一世军队的入侵。传令兵菲迪皮茨一口气从马拉松镇跑到首都雅典报告喜讯，当他跑

2、完42.195千米的路程，赶到雅典广场说完捷报之后，就精疲力竭，倒地而死。为了纪念这位战士的英雄事迹，1896年，在世界第一届奥运会上，他跑过的距离被作为一个长跑比赛项目列入运动会。 5PhaistosPhaistos圆盘，一种直径约为圆盘，一种直径约为160mm160mm的的Cretan-MnoanCretan-Mnoan粘土圆盘，始于公元前粘土圆盘，始于公元前1717世纪。表面有明显字间空世纪。表面有明显字间空格的字母，至今还没有破解。格的字母，至今还没有破解。第1阶段古典密码62020世纪早期密码机世纪早期密码机7保密通信的功罪v100年前，1894年的中日甲午海战，中国惨败，其本质是由

3、于清政府的腐败，但其中一个重要的具体原因，是日方在甲午战争前就破译了清政府使用的密电码。日方破译的电报多达一百余则，对清政府的决策、海军的行踪等了如指掌，因而日方不仅在海战中取得了胜利，还迫使清政府签订“马关条约”，割让辽东半岛、台湾及澎湖列岛，赔偿军费白银2亿两。8保密通信的功罪v1917年1月，正当第一次世界大战进入第三个年头时，英国海军破译机关截收到了德国外长齐默尔曼签发的一份密报，经过一个多月的辛勤劳作，终于在2月下旬完全破开了那份密报。密报称，德国将在欧洲进行无限制的潜艇战，意思是说，中立国家的船队也在其打击目标之列，同时指出，若美国不再保持中立，就要求墨西哥与德国结盟，对美宣战。英

4、国外交部在权衡了种种利弊后，到2月22日将此密报交给了美国政府，德国政府的阴谋激怒了开战以来一直保持中立并且在三个月前还声明继续保持中立的美国人，五个星期后美国对德宣战，出兵西线，既避免了在美国本土燃起战火，又加速了协约国的胜利。9保密通信的功罪v1941年12月，日本取得了突袭珍珠港、摧毁美国太平洋舰队主力的重大胜利，为了完全控制太平洋，并设法诱出在珍珠港的美国舰队残部予以彻底消灭，日本制定了于1942年6月突然攻击夏威夷前哨中途岛的计划。10保密通信的功罪v当时日本海军使用的是日本最高级的密码体制紫密，它的第二版本JN25b自1940年12月1日启用后应在1942年4月1日内第三版本JN2

5、5c替换。但由于舰船分散在广阔的海域不停地转移，给分发新的版本增添许多困难，因此替换工作延期到5月1日，后因同样的原因再延期个月，到6月1日启用新版本。这就使盟国破译人员有充分的时间更透彻地破解JY25b。5月27日，山本的作战命令已基本上被破译，美国太平洋舰队司令尼米兹海军上将发布作战计划，将3艘航空母舰部署在敌舰不可能侦察到的海域，战斗打响时也以突然攻击的方式打击日军的突击舰队。6月4日，日军4艘巨型航空母舰在一日之内相继被炸沉从此日本海军由进攻转为防御，最终走向失败。11保密通信的功罪v1943年春天，山本五十六为了控制不断恶化的残局，亲自前住所罗门群岛基地巡视，以鼓舞士气。在视察前五天

6、，1943年4月13日，日军第八舰队司令将山本行将视察的行程、时间表，用JN25体制加密后播发给有关基地，以作好迎接的准备，尽管该体制的所用版本在4月1日刚换过，但美国破译人员根据过去的经验，迅速地破译了这份密报，美军决定在空中打掉山本的座机，使日军失去一位战略家，沉重地打击日军士气。经过精心组织，周密安排，终于使山本五十六在飞往视察地途中，被美军飞机击落，葬身于丛林深处。12密码学起源密码学起源v大约在大约在40004000年以前，在古埃及的尼罗河畔，一位擅年以前，在古埃及的尼罗河畔，一位擅长书写者在贵族的基碑上书写铭文时有意用加以变长书写者在贵族的基碑上书写铭文时有意用加以变形的象形文字而

7、不是普通的象形文字来写铭文，从形的象形文字而不是普通的象形文字来写铭文，从而揭开了有文字记载的密码史。这篇颇具神秘感的而揭开了有文字记载的密码史。这篇颇具神秘感的碑文，已具备了密码的基本特征：把一种符号碑文，已具备了密码的基本特征：把一种符号( (明明文文) )用另一种符号用另一种符号( (密文密文) )代替代替13古典密码加密方法v代替密码；v置换密码；v代替密码和置换密码的结合。14代替密码v代替密码（substitution cipher）：明文中的每个字符被替换成密文中的另一个字符。v对密文逆替换就恢复出明文。简单代替，即单字母密码，如Caesar密码； 多码代替密码（每个明文字母可以

8、密文中的多个字母来代替，而每个密文字母也可以表示多个明文字母）； 多字母代替密码（字符块被成组加密，例如“ABA”可能对应于“RTQ”，ABB可能对应于“SLL” ）；多表代替密码，如Vigenre密码。15置换密码v置换密码（置换密码（permutation cipher）：又称换）：又称换位密码（位密码（transposition cipher） ，并没有，并没有改变明文字母，只改变了这些字母的出现顺改变明文字母，只改变了这些字母的出现顺序。序。16古典密码学古典密码学17古典密码学分类（流密码）（流密码）（分组密码）（分组密码）古典密码学古典密码学置换密码置换密码代替密码代替密码多字母代

9、替多字母代替单字母代替单字母代替单表代替单表代替多表代替多表代替18v公元前公元前5 5世纪，古斯巴达人使用了一种叫做世纪，古斯巴达人使用了一种叫做“天天书书”的器械，这是人类历史上最早使用的密码的器械，这是人类历史上最早使用的密码器械。器械。“天书天书”是一根用草纸条、皮条或羊皮是一根用草纸条、皮条或羊皮纸条紧紧缠绕的木棍。密信自上而下写在羊皮纸条紧紧缠绕的木棍。密信自上而下写在羊皮纸条上。然后把羊皮纸条解开送出。把羊皮纸纸条上。然后把羊皮纸条解开送出。把羊皮纸条重新缠在一根直径和原木棍相同的木棍上，条重新缠在一根直径和原木棍相同的木棍上，这样字就一圈圈跳出来。这样字就一圈圈跳出来。 密码学

10、起源密码学起源19v一种早期的 希腊变换密码v一张纸条环绕在一个圆柱上 v消息沿着圆柱横写v纸条上的字母看起来是一些随机字母v并不十分安全，密钥是纸条和圆柱的宽度密码学起源密码学起源20v公元前1世纪古罗马凯撒大帝时代曾使用过一种“替代式密码”，在这种密码中，每个字母都由其后的第三个字母（按字母顺序）所代替。这种替代式密码直到第二次大战时还被日本海军使用。v公元前4世纪前后，希腊著名作家艾奈阿斯在著作城市防卫论中就曾提到一种被称为“艾奈阿斯绳结”的密码。它的作法是从绳子的一端开始，每隔一段距离打一个绳结，而绳结之间距离不等，不同的距离表达不同的字母。21v六韬龙韬阴符武王问太公曰：引兵深入诸侯

11、之地，三军猝有缓急，或利或害。吾将以近通远，从中应外，以给三军之用。为之奈何？太公曰：主与将，有阴符。凡八等：有大胜克敌之符，长一尺；破军杀将之符，长九寸；降城得邑之符，长八寸；却敌报远之符，长七寸；誓众坚守之符，长六寸；请粮益兵之符，长五寸；败军亡将之符，长四寸；失利亡士之符，长三寸。诸奉使行符，稽留者，若符事泄，闻者告者，皆诛之。八符者，主将秘闻，所以阴通言语，不泄中外相知之术。敌虽圣智，莫之通识。武王曰：善哉。22v六韬龙韬阴书武王问太公曰：引兵深入诸侯之地，主将欲合兵，行无穷之变，图不测之利。其事繁多，符不能明；相去辽远，言语不通。为之奈何？太公曰：诸有阴事大虑，当用书，不用符。主以书