古典密碼及現(xiàn)代密碼分組密碼與流密碼總結(jié)

古典密碼大部分加密方式是利用替換式密碼或移項(xiàng)式密碼，有時(shí)是二者的混合。一般情況下，一種古典密碼體制包含一個(gè)字母表，以及一個(gè)操作規(guī)則或一種操作設(shè)備，到了現(xiàn)代基本不可信賴。

1.凱撒密碼
是一種最簡單廣為人知的加密技術(shù)，是一種替換加密技術(shù)，明文中所有字母都在字母表上向后（或向前）按照一個(gè)固定數(shù)目進(jìn)行偏移后被替換成密文。
　加密公式：密文 = (明文 + 位移數(shù)) Mod 26
　　 解密公式：明文 = (密文 - 位移數(shù)) Mod 26
破解方法：可以使用窮舉法輕易破解。

2.維吉尼亞密碼
是使用一系列凱撒密碼組成密碼字母表的加密算法，屬于多表密碼的簡單形式。
首先循環(huán)密鑰形成密鑰流，使之與明文長度相同。
而后根據(jù)每位密鑰對原文進(jìn)行加密，假設(shè)密鑰為字母，偏移量為字母對應(yīng)序號-1。比如第一位密鑰M對應(yīng)第13個(gè)字母，偏移量為13-1=12。假設(shè)第一個(gè)明文為C，加密后的密文應(yīng)為（C+12）mod26，即O。
破解方法：尋找密文中相同的連續(xù)字符串，密鑰長度一定為其間隔的引述，或?qū)ふ业湫吞厥鈫卧~。

3.培根密碼
一種隱寫術(shù)，加密時(shí)，銘文中的每個(gè)字母都會(huì)轉(zhuǎn)換成一組5個(gè)英文字母

4.豬圈密碼
是一種以各自為基礎(chǔ)的簡單替代式密碼。

例如：對明文“X marks the spot”進(jìn)行加密，下圖為密文。

5.柵欄密碼
把加密的明文分成每N個(gè)一組，然后把每組的第1個(gè)字符連起來，形成一段無規(guī)律的字符串。不過柵欄密碼本身有一個(gè)潛規(guī)則，就是組成柵欄的字母一般不會(huì)太多。（一般不超過30個(gè)）
在選擇行數(shù)時(shí)可以使多行，這樣對于加密強(qiáng)度有所提高。

6.曲路密碼
曲路密碼與柵欄密碼一樣，也是換位密碼的一種，密鑰為曲路路徑。
未加密文段為：Welcome to the DedSec
然后按照事先約定的序列填入3X6的列表里

加密方與解密方互相約定加密路線

這樣加密密文為

密文：cem ohe Stc lod ete WeD。

7.摩斯密碼
摩斯密碼也被稱作摩爾斯電碼，是一種時(shí)通時(shí)斷的信號代碼，通過不同的排列順序來表達(dá)不同的英文字母、數(shù)字和標(biāo)點(diǎn)符號。它的代碼包括五種：短促的點(diǎn)信號“?”，讀“滴”（Di）保持一定時(shí)間的長信號“—”，讀“嗒”（Da）表示點(diǎn)和劃之間的停頓、每個(gè)詞之間中等的停頓，以及句子之間長的停頓；一點(diǎn)作為一個(gè)基本的信號單位，一劃的長度就相當(dāng)于是3點(diǎn)的時(shí)間長度；在一個(gè)字母或是數(shù)字之內(nèi)，每個(gè)點(diǎn)、劃之間的間隔就應(yīng)該是兩點(diǎn)的時(shí)間長度；字母（數(shù)字）與字母（數(shù)字）之間的間隔就是7點(diǎn)的時(shí)間長度

現(xiàn)代密碼

分組密碼
又稱為分塊加密或塊密碼，是一種對稱密碼算法，將明文分為多個(gè)等長的塊，使用確定的算法和對稱密鑰對每組分別加密或解密。
本質(zhì)上時(shí)一種特殊的替代密碼，只不過每次替換的都是一大塊。
分組密碼自身只能加密長度等于密碼分組長度的單塊數(shù)據(jù)，最后一塊數(shù)據(jù)需要使用合適的填充方式將數(shù)據(jù)擴(kuò)展道匹配密碼塊大小的長度。

分組密碼常見的工作模式：
1.ECB（電子密碼本）
是分組加密最簡單的一種模式，即明文中的每個(gè)塊都獨(dú)立地加密成密文的每個(gè)塊，明文長度不是分組長度的倍數(shù)，則需要用一些特定的方法進(jìn)行填充。

缺點(diǎn)：同樣的明文塊會(huì)被加密成相同的密文塊，因此不能很好的隱藏?cái)?shù)據(jù)模式。

2.CBC（密碼分組鏈接）
每個(gè)明文塊先和前一個(gè)密文塊進(jìn)行異或后再進(jìn)行加密。在這種方法中，每個(gè)密文塊都依賴于它前面的所有明文塊；同時(shí)未來保證每條消息的唯一性，在第1個(gè)塊中需要使用初始化向量。

3.OFB（輸出反饋模式）
可以將塊密碼變成同步的流密碼。將之前一次的加密結(jié)果使用密鑰再次進(jìn)行加密，產(chǎn)生的塊作為密鑰流，然后將其與明文塊進(jìn)行異或，得到密文。由于異或操作的對稱性，加密和解密操作是完全相同的。反饋的是是每一組的輸出再次經(jīng)過加密算法后的輸出。

4.CFB（密文反饋）
類似OFB，將上一組的密文作為下一組的輸入來加密進(jìn)行反饋

5.CTR（CM）
又稱ICM模式、SIC模式。與OFB類似，CTR將塊密碼變?yōu)榱髅艽a，通過遞增一個(gè)加密計(jì)數(shù)器來產(chǎn)生連續(xù)的密鑰流。計(jì)數(shù)器可以是任意保證長時(shí)間不產(chǎn)生重復(fù)輸出的函數(shù)，但使用一個(gè) 普通的計(jì)數(shù)器是最簡單和最常見的做法。CTR模式的特征類似OFB，但允許在解密時(shí)進(jìn)行隨機(jī)存取。

費(fèi)斯妥密碼
用于構(gòu)造分組密碼的對稱結(jié)構(gòu)，通常稱為Feistel網(wǎng)絡(luò)。
優(yōu)點(diǎn)：
加密和解密操作非常相似，在某些情況下甚至是相同的，只需要逆轉(zhuǎn)密鑰編排即可
注意：
費(fèi)斯妥密碼再每輪的加密中只加密了一半的字符，而且輪函數(shù)F并不需要可逆，F可以看成是一個(gè)隨機(jī)數(shù)生成器。

DES（數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)）
DES算法為密碼體制中的對稱密碼體制，又被稱為美國數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)。
DES是一個(gè)分組加密算法，典型的DES以64位為分組對數(shù)據(jù)加密，加密和解密用的是同一個(gè)算法。
密鑰長64位，密鑰事實(shí)上是56位參與DES運(yùn)算（第8、16、24、32、40、48、56、64位是校驗(yàn)位，使得每個(gè)密鑰都有奇數(shù)個(gè)1），分組后的明文組和56位的密鑰按位替代或交換的方法形成密文組。
DES算法的主要流程如下圖所示。

初始置換（IP）
首先,DES會(huì)對用戶的輸入進(jìn)行處理，稱為初始置換，用戶的置換會(huì)按照下表的順序進(jìn)行。IP置換的功能是把輸入的64位數(shù)據(jù)塊M按位重新組合，并把輸出分為L0、R0兩部分，每部分各長32位，其置換規(guī)則見下表：

按照表中的索引，用戶輸入M的第558位會(huì)成為這個(gè)過程的結(jié)果IP的第1位，以此類推，M的第50位會(huì)成為IP的第二位……L0為新數(shù)據(jù)的左32位，置換后的數(shù)據(jù)分為L0和R0兩部分，R0為新數(shù)據(jù)的右32位。

AES
又稱為Rijndael加密法，用來代替DES，已經(jīng)廣為全世界所使用。在每輪都對全部的128位進(jìn)行了加密。且加密過程是在4*4字節(jié)大小的矩陣上運(yùn)作的，這個(gè)矩陣稱為“體”，其初值是一個(gè)明文區(qū)塊（矩陣中一個(gè)元素就是明文區(qū)塊的1Byte）
各輪加密算法循環(huán)（除最后一輪外）均包含4個(gè)步驟：
（1）AddRoundKey（輪密鑰加）
（2）SubBytes（字節(jié)替換）
（3）ShiftRows（行移位）
（4）MixColumns（列混合）

流密碼

也稱序列密碼，它是對稱密碼算法的一種。基本特征是加解密雙方使用一串與明文長度相同的密鑰流，與明文流組合來進(jìn)行加解密。序列密碼具有實(shí)現(xiàn)簡單、便于硬件實(shí)施、加解密處理速度快、沒有或只有有限的錯(cuò)誤傳播等特點(diǎn)，因此在實(shí)際應(yīng)用中，特別是專用或機(jī)密機(jī)構(gòu)中保持著優(yōu)勢，典型的應(yīng)用領(lǐng)域包括無線通信、外交通信。

同步流密碼（SSC）：產(chǎn)生密鑰序列的算法與明文，密文無關(guān)。

只要通信雙方的密鑰序列產(chǎn)生器具有相同的 “種子序列”和相同的“初始狀態(tài)”，就能產(chǎn)生相同的密鑰序列。
通信雙方必須保持精確同步，才能正確解密
容易檢測插入、刪除、重播等主動(dòng)攻擊。
沒有差錯(cuò)傳播。
自同步流密碼（SSSC）：產(chǎn)生密鑰序列的算法與以前的密文有關(guān)。

線性反饋移位寄存器（LFSR）
是數(shù)字電路中常見的一種器件，可以并行輸入若干位進(jìn)行初始化，并可進(jìn)行移入、移出等操作，常被用于產(chǎn)生序列信號。由一個(gè)移位寄存器，一個(gè)反饋函數(shù)組成，反饋函數(shù)為一個(gè)線性函數(shù)。

RC4
是一種特殊的流加密算法，是有線等效加密（WEP）中采用的加密算法，曾經(jīng)是TLS可采用的算法之一。
易受到已知明文攻擊的影響。如果使用某一密鑰加密了n字節(jié)的數(shù)據(jù)，并知道明文，即可恢復(fù)n字節(jié)的流密鑰。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的古典密码及现代密码分组密码与流密码总结的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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