信息安全知識點(diǎn)整理

1. 凱撒加密

加密方法：明文中的所有字母都在字母表上向后（或）向前按照一個(gè)固定的數(shù)目進(jìn)行偏移琐鲁。

例如息裸，密鑰為3的凱撒加密算法可以定義為這樣：

凱撒算法

凱撒加密的缺點(diǎn)：一個(gè)密文只有26個(gè)可能的密碼顶滩，可以通過暴力破解铃诬。

升級：單表代換

概念：不固定字母表贿肩，把所有字母徹底打亂進(jìn)行一一對應(yīng)烦味。

例如：

單表代換

但是這種方法也有缺點(diǎn)：破譯者可以通過對字母出現(xiàn)的頻率進(jìn)行推測從而破解龙填。

2. Playfair Cipher

加密方法：一次對多個(gè)字母進(jìn)行加密。構(gòu)造一個(gè)5*5的矩陣拐叉，首先選擇一個(gè)關(guān)鍵字作為開頭岩遗，關(guān)鍵字中沒有出現(xiàn)的字母按照順序填入矩陣，并利用該矩陣進(jìn)行加密和解密凤瘦。

Playfair Key Matrix

加密和解密過程：

先選擇一個(gè)關(guān)鍵字構(gòu)造矩陣宿礁；

一次對明文的相鄰兩個(gè)字母進(jìn)行加密，如果：

兩個(gè)字母是相同的蔬芥，那么選擇指定的字母作為密文梆靖，例如 'X'；

如果兩個(gè)字母在矩陣的同一行笔诵，使用每個(gè)字母在矩陣中右邊的字母替代該字母返吻；

如果兩個(gè)字母在矩陣的同一列，使用每個(gè)字母在矩陣中下面的字母替代該字母乎婿；

其他情況测僵，以兩個(gè)字母為對角，畫一個(gè)矩形框谢翎，每個(gè)字母用另外同一行的對角的字母代替捍靠。

舉個(gè)例子：

Playfair Cipher Example

這種加密方法雖然大大改進(jìn)了加密程度和可能的結(jié)果，但是仍然是可以破譯的森逮。

再升級：多表代替加密

概念：使用更多的字母表來提高密碼分析的難度榨婆，使用一個(gè)關(guān)鍵字來決定使用哪個(gè)字母表加密明文，重復(fù)對應(yīng)關(guān)鍵字和明文褒侧，按照順序使用字母表直到關(guān)鍵字結(jié)束良风。

3. Vigenere Cipher

加密方法：使用最簡單的多字母替換密碼，即多個(gè)凱撒加密闷供，構(gòu)造一個(gè)從0到26的凱撒加密表：

寫出要加密的明文烟央，再選擇一個(gè)keyword作為關(guān)鍵詞，重復(fù)書寫該關(guān)鍵詞使得其組成的字符串和明文一一對應(yīng)这吻；

在上面的加密表中吊档，以關(guān)鍵字作為橫坐標(biāo)篙议，明文作為縱坐標(biāo)唾糯，對應(yīng)的交點(diǎn)即為該字符的密文怠硼。

舉個(gè)例子：

4.置換加密

概念：置換加密通過重新排列字母順序來隱藏消息，但不改變實(shí)際使用的字母移怯，因此可以通過頻率分布識別這些字母香璃。

舉個(gè)例子：Rail Fence cipher
通過把明文錯(cuò)位書寫，重新打亂順序進(jìn)行排序：

升個(gè)級：Row Transposition Cipher
構(gòu)造一個(gè)固定寬度矩陣舟误，按照指定的列數(shù)將明文填入葡秒，然后根據(jù)key（亂序）重新排列，得到密文：

置換加密的具體應(yīng)用：

Rotor Machines 輪轉(zhuǎn)機(jī)

Steganography 隱寫術(shù)（類似藏頭詩）

(*)Hill Cipher

5. Feistel Cipher Structure

概念：將輸入的明文分組(L,R)嵌溢，對R進(jìn)行加密眯牧，與L異或，得到新的R1赖草，R0作為新的L1学少，從而進(jìn)行多輪加密，最后將二者交換混合秧骑，得到密文版确。
對于Feistel Cipher:

塊長度：64，128

密鑰長度：64乎折，128

加密輪數(shù)：16

加密解密流程：

DES：Data Encryption Standard

S-盒：

P盒是個(gè)置換表绒疗，也沒搞懂是什么東西。骂澄。吓蘑。

Triple DES：3DES使用三個(gè)密鑰并且執(zhí)行三次DES算法。（encrypt- decrypt-encrypt）
C=Ek3[Dk2[Ek1[p]]]3DES的有效密鑰長度為168bits

AES加密：

字節(jié)代換

行移位

列混淆

輪密鑰加密

字節(jié)代換：使用一個(gè)簡單的1616的表進(jìn)行查詢坟冲，其中包含256個(gè)八位的值士修，對于一個(gè)字節(jié)XY，用第X行第Y列的值代替它樱衷，完成字節(jié)代換棋嘲。
行移位：第一行不動，第二行向左移動一位矩桂，第三行向左移動兩位沸移，以此類推。
列混淆：每一列拉出來和一個(gè)44的矩陣相乘侄榴，得到新的一列雹锣。

6. 分組加密

2-DES：C = EK2(EK1(P))
其中K1，K2為兩個(gè)關(guān)鍵字癞蚕，密文被這兩個(gè)關(guān)鍵字加密兩次蕊爵；

3-DES：

使用兩個(gè)key：C = EK1(DK2(EK1(P)))

使用三個(gè)key：C = EK3(DK2(EK1(P)))

分組加密：

Electronic CodeBook(ECB)電碼本模式
Cipher Block Chaining(CBC)密文分組鏈接
Cipher FeedBack(CFB)密文反饋
Output FeedBack(OFB)輸出反饋
Counter(CTR)計(jì)數(shù)器

7. Public-Key Cryptography

概念：該加密方法為非對稱加密。對于發(fā)送者和接收者都有兩個(gè)密鑰桦山，分別是公鑰和私鑰攒射。
加密方法：一次完整的加密過程如下

A使用A的私鑰對明文進(jìn)行簽名

A使用B的公鑰對明文進(jìn)行加密

B接受密文

B使用B的私鑰對密文進(jìn)行解密

B使用A的公鑰對該密文進(jìn)行身份驗(yàn)證

單向陷門函數(shù)：

單向函數(shù)是一些易于計(jì)算但難于求逆的函數(shù)醋旦。
陷門單向函數(shù)就是在已知一些額外信息的情況下易于求逆的單向函數(shù)，這些額外信息就是所謂的陷門会放。

8.RSA?

大整數(shù)分解問題：任何一個(gè)整輸都可以分解為素?cái)?shù)的n次方相乘的形式饲齐。

RSA算法描述：

計(jì)算題解題過程：

例題：

練習(xí)：

例題中的應(yīng)用：

9.公鑰的分發(fā)

公鑰分發(fā)的方法：

public announcement公開發(fā)布

publicly available directory公開可訪問目錄

public-key authority公鑰授權(quán)

public-key certificates公鑰證書

10. D-F密鑰交換 Diffie-Hellman

操作：