兩種密碼演算法

1. 古典加密技術中最基本的兩種演算法是什麼

替代演算法和置換移位法。

1.替代演算法
替代演算法指的是明文的字母由其他字母或數字或符號所代替。最著名的替代演算法是愷撒密碼。凱撒密碼的原理很簡單，其實就是單字母替換。我們看一個簡單的例子：

明文：abcdefghijklmnopq

密文：defghijklmnopqrst

若明文為student，對應的密文則為vwxghqw 。在這個一一對應的演算法中，愷撒密碼將字母表用了一種順序替代的方法來進行加密，此時密鑰為3，即每個字母順序推後3個。由於英文字母為26個，因此愷撒密碼僅有26個可能的密鑰，非常不安全。

為了加強安全性，人們想出了更進一步的方法：替代時不是有規律的，而是隨機生成一個對照表。

明文：abcdefghijklmnopqrstuvwxyz

密文：xnyahpogzqwbtsflrcvmuekjdI

此時，若明文為student,對應的密文則為 vmuahsm 。這種情況下，解密函數是上面這個替代對照表的一個逆置換。

不過，有更好的加密手段，就會有更好的解密手段。而且無論怎樣的改變字母表中的字母順序，密碼都有可能被人破解。由於英文單詞中各字母出現的頻度是不一樣的，通過對字母頻度的統計就可以很容易的對替換密碼進行破譯。為了抗擊字母頻度分析，隨後產生了以置換移位法為主要加密手段的加密方法。

2.置換移位法
使用置換移位法的最著名的一種密碼稱為維吉尼亞密碼。它以置換移位為基礎的周期替換密碼。

前面介紹的替代演算法中，針對所有的明文字母，密鑰要麼是一個唯一的數，要麼則是完全無規律可尋的。在維吉尼亞密碼中，加密密鑰是一個可被任意指定的字元串。加密密鑰字元依次逐個作用於明文信息字元。明文信息長度往往會大於密鑰字元串長度，而明文的每一個字元都需要有一個對應的密鑰字元，因此密鑰就需要不斷循環，直至明文每一個字元都對應一個密鑰字元。對密鑰字元，我們規定密鑰字母a，b，c，d……y，z對應的數字n為：0，1，2，3……24，25。每個明文字元首先找到對應的密鑰字元，然後根據英文字母表按照密鑰字元對應的數字n向後順序推後n個字母，即可得到明文字元對應的密文字元。

如果密鑰字為deceptive , 明文為 wearediscoveredsaveyourself，則加密的過程為：

明文： wearediscoveredsaveyourself

密鑰： deceptivedeceptivedeceptive

密文： zicvtwqngrzgvtwavzhcqyglmgj

對明文中的第一個字元w，對應的密鑰字元為d，它對應需要向後推3個字母，w,x,y,z,因此其對應的密文字元為z。上面的加密過程中，可以清晰的看到，密鑰deceptive被重復使用。

古典密碼體制將數學的方法引入到密碼分析和研究中。這為現代加密技術的形成和發展奠定了堅實的基礎。

2. 對稱密鑰演算法與非對稱密鑰演算法有何區別各自的優缺點是什麼在實際應用中如何發揮兩種不同演算法的優勢

密碼學中兩種常見的密碼演算法為對稱密碼演算法（單鑰密碼演算法）和非對稱密碼演算法（公鑰密碼演算法）。

對稱密碼演算法有時又叫傳統密碼演算法，就是加密密鑰能夠從解密密鑰中推算出來，反過來也成立。在大多數對稱演算法中，加密解密密鑰是相同的。這些演算法也叫秘密密鑰演算法或單密鑰演算法，它要求發送者和接收者在安全通信之前，商定一個密鑰。對稱演算法的安全性依賴於密鑰，泄漏密鑰就意味著任何人都能對消息進行加密解密。只要通信需要保密，密鑰就必須保密。對稱演算法的加密和解密表示為：

Ek(M)=C

Dk(C)=M

對稱演算法可分為兩類。一次只對明文中的單個位（有時對位元組）運算的演算法稱為序列演算法或序列密碼。另一類演算法是對明文的一組位進行運算，這些位組稱為分組，相應的演算法稱為分組演算法或分組密碼。現代計算機密碼演算法的典型分組長度為64位――這個長度大到足以防止分析破譯，但又小到足以方便作用。

這種演算法具有如下的特性：

Dk(Ek(M))=M

常用的採用對稱密碼術的加密方案有5個組成部分（如圖所示）

l）明文：原始信息。

2)加密演算法：以密鑰為參數，對明文進行多種置換和轉換的規則和步驟，變換結果為密文。

3)密鑰：加密與解密演算法的參數，直接影響對明文進行變換的結果。

4)密文：對明文進行變換的結果。

5)解密演算法：加密演算法的逆變換，以密文為輸入、密鑰為參數，變換結果為明文。

對稱密碼術的優點在於效率高（加／解密速度能達到數十兆／秒或更多），演算法簡單，系統開銷小，適合加密大量數據。

盡管對稱密碼術有一些很好的特性，但它也存在著明顯的缺陷，包括：

l）進行安全通信前需要以安全方式進行密鑰交換。這一步驟，在某種情況下是可行的，但在某些情況下會非常困難，甚至無法實現。

2)規模復雜。舉例來說，A與B兩人之間的密鑰必須不同於A和C兩人之間的密鑰，否則給B的消息的安全性就會受到威脅。在有1000個用戶的團體中，A需要保持至少999個密鑰（更確切的說是1000個，如果她需要留一個密鑰給他自己加密數據）。對於該團體中的其它用戶，此種倩況同樣存在。這樣，這個團體一共需要將近50萬個不同的密鑰！推而廣之，n個用戶的團體需要N2/2個不同的密鑰。

通過應用基於對稱密碼的中心服務結構，上述問題有所緩解。在這個體系中，團體中的任何一個用戶與中心伺服器（通常稱作密鑰分配中心）共享一個密鑰。因而，需要存儲的密鑰數量基本上和團體的人數差不多，而且中心伺服器也可以為以前互相不認識的用戶充當「介紹人」。但是，這個與安全密切相關的中心伺服器必須隨時都是在線的，因為只要伺服器一掉線，用戶間的通信將不可能進行。這就意味著中心伺服器是整個通信成敗的關鍵和受攻擊的焦點，也意味著它還是一個龐大組織通信服務的「瓶頸」

非對稱密鑰演算法是指一個加密演算法的加密密鑰和解密密鑰是不一樣的，或者說不能由其中一個密鑰推導出另一個密鑰。1、加解密時採用的密鑰的差異：從上述對對稱密鑰演算法和非對稱密鑰演算法的描述中可看出，對稱密鑰加解密使用的同一個密鑰，或者能從加密密鑰很容易推出解密密鑰；②對稱密鑰演算法具有加密處理簡單，加解密速度快，密鑰較短，發展歷史悠久等特點，非對稱密鑰演算法具有加解密速度慢的特點，密鑰尺寸大，發展歷史較短等特點。
(部分參考資料：http://tag.csdn.net/Article/904a49c3-84ef-4dd1-b7e0-1accc2dbe91a.html）

3. 世界上各種密碼的形式

1、RSA演算法密碼

RSA演算法是第一個能同時用於加密和數字簽名的演算法，也易於理解和操作。RSA演算法是一種非對稱密碼演算法，所謂非對稱，就是指該演算法需要一對密鑰，使用其中一個加密，則需要用另一個才能解密。

2、ECC加密法密碼

ECC演算法也是一個能同時用於加密和數字簽名的演算法，也易於理解和操作。同RSA演算法是一樣是非對稱密碼演算法使用其中一個加密，用另一個才能解密。

3、二方密碼

二方密碼（en:Two-square_cipher）比四方密碼用更少的矩陣。

4、四方密碼

四方密碼用4個5×5的矩陣來加密。每個矩陣都有25個字母（通常會取消Q或將I,J視作同一樣，或改進為6×6的矩陣，加入10個數字）。

5、三分密碼

首先隨意製造一個3個3×3的Polybius方格替代密碼，包括26個英文字母和一個符號。然後寫出要加密的訊息的三維坐標。訊息和坐標四個一列排起，再順序取橫行的數字，三個一組分開，將這三個數字當成坐標，找出對應的字母，便得到密文。

6、仿射密碼

仿射密碼是一種替換密碼。它是一個字母對一個字母的。

7、埃特巴什碼

埃特巴什碼是一個系統：最後一個字母代表第一個字母，倒數第二個字母代表第二個字母。

8、柵欄加密法密碼

柵欄加密法是一種比較簡單快捷的加密方法。柵欄加密法就是把要被加密的文件按照一上一下的寫法寫出來，再把第二行的文字排列到第一行的後面。

9、針孔加密法密碼

這種加密法誕生於近代。由於當時郵費很貴，但是寄送報紙則花費很少。於是人們便在報紙上用針在需要的字下面刺一個孔，等到寄到收信人手裡，收信人再把刺有孔的文字依次排列，連成文章。

10、回轉輪加密法密碼

一種多碼加密法，它是用多個回轉輪，每個回轉輪實現單碼加密。這些回轉輪可以組合在一起，在每個字母加密後產生一種新的替換模式。

4. 常用的加密演算法有哪些

對稱密鑰加密

對稱密鑰加密 Symmetric Key Algorithm 又稱為對稱加密、私鑰加密、共享密鑰加密：這類演算法在加密和解密時使用相同的密鑰，或是使用兩個可以簡單的相互推算的密鑰，對稱加密的速度一般都很快。

• 分組密碼

分組密碼 Block Cipher 又稱為「分塊加密」或「塊加密」，將明文分成多個等長的模塊，使用確定的演算法和對稱密鑰對每組分別加密解密。這也就意味著分組密碼的一個優點在於可以實現同步加密，因為各分組間可以相對獨立。

與此相對應的是流密碼：利用密鑰由密鑰流發生器產生密鑰流，對明文串進行加密。與分組密碼的不同之處在於加密輸出的結果不僅與單獨明文相關，而是與一組明文相關。

• DES、3DES

數據加密標准 DES Data Encryption Standard 是由IBM在美國國家安全局NSA授權下研製的一種使用56位密鑰的分組密碼演算法，並於1977年被美國國家標准局NBS公布成為美國商用加密標准。但是因為DES固定的密鑰長度，漸漸不再符合在開放式網路中的安全要求，已經於1998年被移出商用加密標准，被更安全的AES標准替代。

DES使用的Feistel Network網路屬於對稱的密碼結構，對信息的加密和解密的過程極為相似或趨同，使得相應的編碼量和線路傳輸的要求也減半。

DES是塊加密演算法，將消息分成64位，即16個十六進制數為一組進行加密，加密後返回相同大小的密碼塊，這樣，從數學上來說，64位0或1組合，就有2^64種可能排列。DES密鑰的長度同樣為64位，但在加密演算法中，每逢第8位，相應位會被用於奇偶校驗而被演算法丟棄，所以DES的密鑰強度實為56位。

3DES Triple DES，使用不同Key重復三次DES加密，加密強度更高，當然速度也就相應的降低。

• AES

高級加密標准 AES Advanced Encryption Standard 為新一代數據加密標准，速度快，安全級別高。由美國國家標准技術研究所NIST選取Rijndael於2000年成為新一代的數據加密標准。

AES的區塊長度固定為128位，密鑰長度可以是128位、192位或256位。AES演算法基於Substitution Permutation Network代換置列網路，將明文塊和密鑰塊作為輸入，並通過交錯的若干輪代換"Substitution"和置換"Permutation"操作產生密文塊。

AES加密過程是在一個4*4的位元組矩陣（或稱為體State）上運作，初始值為一個明文區塊，其中一個元素大小就是明文區塊中的一個Byte，加密時，基本上各輪加密循環均包含這四個步驟：



• ECC

ECC即 Elliptic Curve Cryptography 橢圓曲線密碼學，是基於橢圓曲線數學建立公開密鑰加密的演算法。ECC的主要優勢是在提供相當的安全等級情況下，密鑰長度更小。

ECC的原理是根據有限域上的橢圓曲線上的點群中的離散對數問題ECDLP，而ECDLP是比因式分解問題更難的問題，是指數級的難度。而ECDLP定義為：給定素數p和橢圓曲線E，對Q＝kP，在已知P，Q 的情況下求出小於p的正整數k。可以證明由k和P計算Q比較容易，而由Q和P計算k則比較困難。

• 數字簽名

數字簽名 Digital Signature 又稱公鑰數字簽名是一種用來確保數字消息或文檔真實性的數學方案。一個有效的數字簽名需要給接收者充足的理由來信任消息的可靠來源，而發送者也無法否認這個簽名，並且這個消息在傳輸過程中確保沒有發生變動。

數字簽名的原理在於利用公鑰加密技術，簽名者將消息用私鑰加密，然後公布公鑰，驗證者就使用這個公鑰將加密信息解密並對比消息。一般而言，會使用消息的散列值來作為簽名對象。

5. 現在密碼學採用的演算法主要有什麼

現代密碼學將演算法分為具有不同功能的幾種
常用的主要有三種：
1.對稱密碼演算法
DES演算法——二十世紀七十年代提出，曾經稱霸對稱加密領域30年
AES演算法——二十一世紀初提出用以取代DES演算法
IDEA演算法——二十世紀九十年代初提出，也是一種流行演算法
RC4演算法——經典的流密碼演算法
2.公鑰密碼演算法
D-H演算法——用於密鑰協商，是第一種使用的公鑰演算法，基於離散對數難解問題
RSA演算法——最常用的公鑰演算法，功能強大
3.哈希函數(雜湊函數)
MD5——常用演算法，用於產生80比特的輸出
SHA-1——也是常用演算法，用於產生128比特輸出
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這是最經典的若干種演算法
說的不對之處請指正

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個人意見 僅供參考

6. 密碼加密的演算法有哪些

主要分為 對稱加密演算法 和 非對稱加密演算法兩類

對稱加密演算法:使用單個密鑰對數據進行加密或解密,其特點是計算量小,加密效率高.
代表 DES 演算法

非對稱加密演算法:此演算法均有兩個密鑰(公用密鑰和私有密鑰),只有二者搭配使用才能完成加密和解密的全過程.
代表 DSA演算法, 數字簽名演算法(DSA) , MD5演算法 , 安全散列演算法(SHA)

7. 什麼是對稱密碼和非對密碼,分析這兩種密碼體系的特點和應用領域

一、對稱密碼

1、定義：採用單鑰密碼系統的加密方法，同一個密鑰可以同時用作信息的加密和解密，這種加密方法稱為對稱加密，也稱為單密鑰加密。

2、特點：演算法公開、計算量小、加密速度快、加密效率高。

3、應用領域：由於其速度快，對稱性加密通常在消息發送方需要加密大量數據時使用。

二、非對密碼

1、定義：非對稱密碼指的是非對稱密碼體制中使用的密碼。

2、特點：

（1）是加密密鑰和解密密鑰不同 ，並且難以互推 。

（2）是有一個密鑰是公開的 ，即公鑰 ，而另一個密鑰是保密的 ，即私鑰。

3、應用領域：很好的解決了密鑰的分發和管理的問題 ，並且它還能夠實現數字簽名。

(7)兩種密碼演算法擴展閱讀

對稱加密演算法特徵

1、加密方和解密方使用同一個密鑰；

2、加密解密的速度比較快，適合數據比較長時的使用；

3、密鑰傳輸的過程不安全，且容易被破解，密鑰管理也比較麻煩

8. 關於加密、解密演算法、密鑰，哪位能給我舉個形象的例子

加密就像你鑰匙深進鑰匙孔，逆時針轉一下
解密就像你鑰匙深進鑰匙孔，順時針轉一下
密鑰就像你那把鑰匙上面的齒
暴力破解就像做了世界上所有可能的齒的鑰匙，一把一把試。不可以理解為直接砸開。
就像商場裡衣服上有個鎖，如果沒有鑰匙，就算怎麼弄開，那件衣服都沒法穿了。所以就一定要有鑰匙。
所以密鑰叫作key（鑰匙）

應該很形象了吧。

加密從數學角度就是一個像函數c=E(m,k)
輸入：m是消息明文，k是密鑰，
輸出：c是消息密文

D是E的反函數，m'=D(c',k')
輸入：c'是消息密文，k'是密鑰，
輸出：m'是消息明文

當c=c', k=k'時，一定有m=m'

c，m，k可以看成一個個大整數，比如c=394783579347293479382。
最簡單的一個加密就是
E(m,k)=m+k
D(c,k)=c-k

9. 古典密碼安全演算法有哪些

世界上最早的一種密碼產生於公元前兩世紀。是由一位希臘人提出的，人們稱之為
棋盤密碼，原因為該密碼將26個字母放在5×5的方格里，i,j放在一個格子里，具體情
況如下表所示

1 2 3 4 5
1 a b c d e
2 f g h i,j k
3 l m n o p
4 q r s t u
5 v w x y z

這樣，每個字母就對應了由兩個數構成的字元αβ，α是該字母所在行的標號，β是列
標號。如c對應13，s對應43等。如果接收到密文為

43 15 13 45 42 15 32 15 43 43 11 22 15

則對應的明文即為secure message。

另一種具有代表性的密碼是凱撒密碼。它是將英文字母向前推移k位。如k=5，則密
文字母與明文與如下對應關系

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
F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E

於是對應於明文secure message，可得密文為XJHZWJRJXXFLJ。此時，k就是密鑰。為了
傳送方便，可以將26個字母一一對應於從0到25的26個整數。如a對1，b對2，……，y對
25，z對0。這樣凱撒加密變換實際就是一個同餘式

c≡m+k mod 26

其中m是明文字母對應的數，c是與明文對應的密文的數。

隨後，為了提高凱撒密碼的安全性，人們對凱撒密碼進行了改進。選取k,b作為兩
個參數，其中要求k與26互素，明文與密文的對應規則為

c≡km+b mod 26

可以看出，k=1就是前面提到的凱撒密碼。於是這種加密變換是凱撒野加密變換的
推廣，並且其保密程度也比凱撒密碼高。

以上介紹的密碼體制都屬於單表置換。意思是一個明文字母對應的密文字母是確定
的。根據這個特點，利用頻率分析可以對這樣的密碼體制進行有效的攻擊。方法是在大
量的書籍、報刊和文章中，統計各個字母出現的頻率。例如，e出現的次數最多，其次
是t,a,o,I等等。破譯者通過對密文中各字母出現頻率的分析，結合自然語言的字母頻
率特徵，就可以將該密碼體制破譯。

鑒於單表置換密碼體制具有這樣的攻擊弱點，人們自然就會想辦法對其進行改進，
來彌補這個弱點，增加抗攻擊能力。法國密碼學家維吉尼亞於1586年提出一個種多表式
密碼，即一個明文字母可以表示成多個密文字母。其原理是這樣的：給出密鑰
K=k[1]k[2]…k[n]，若明文為M=m[1]m[2]…m[n]，則對應的密文為C=c[1]c[2]…c[n]。
其中C[i]=(m[i]+k[i]) mod 26。例如，若明文M為data security，密鑰k=best，將明
文分解為長為4的序列data security，對每4個字母，用k=best加密後得密文為

C=EELT TIUN SMLR

從中可以看出，當K為一個字母時，就是凱撒密碼。而且容易看出，K越長，保密程
度就越高。顯然這樣的密碼體制比單表置換密碼體制具有更強的抗攻擊能力，而且其加
密、解密均可用所謂的維吉尼亞方陣來進行，從而在操作上簡單易行。該密碼可用所謂
的維吉尼亞方陣來進行，從而在操作上簡單易行。該密碼曾被認為是三百年內破譯不了
的密碼，因而這種密碼在今天仍被使用著。

古典密碼的發展已有悠久的歷史了。盡管這些密碼大都比較簡單，但它在今天仍有
其參考價值。