请问有谁知道古代密码学的发展过程?
原理如下:
通信双方持有相同的m*n列矩阵,在这个矩阵中保存着由要加密的字符组成的字符集。加密时,找到对应的明文字符,然后记录行号和列号。
重复上述过程,直到搜索到所有明文字符,这样就可以得到一个由行号和列号组成的数列c。
接收方接收到数字序列C,不断从序列中取出行号和列号,然后在m*n列矩阵中找出行和列对应的字符。
很明显,由于双方拥有相同的矩阵,所以可以保证接收方能够从密文恢复出明文。
在这种加密方法中,密钥显然是那个矩阵。
对于这种加密方式,很多读者一定是从一些小说里看到过。
如何在电脑上实现这个密码?相信不言而喻,大家都想到该怎么做了。
没错,本质上就是在电脑上重新映射字符集。
这个映射表是关键。
毕竟这种加密方式其实就是单表替换加密(这种加密方式后面会讲到)。
单表置换加密可以通过频率统计被破译,因此是一种不安全的加密方法。
密码学作为一种保护信息的手段,经历了三个发展时期。
最早用于军事和外交领域,随着科技的发展逐渐进入人们的生活。
在手工阶段,人们只需要通过纸和笔对字符进行加密。
密码学历史悠久,人类使用密码可以追溯到巴比伦时代。
下图所示的菲斯托斯圆盘是一个直径约为160mm的粘土圆盘,始于公元前17世纪,表面有字与字之间有明显空格的字母。
近年来,一些研究者认为它记录了某种古代天文历法,但真相仍是一个谜。
随着工业革命的兴起,密码学也进入了机器时代和电子时代。
与人工操作相比,电子密码机采用了更加优秀和复杂的加密手段,也具有更高的加解密效率。
最具代表性的是如下图所示的ENIGMA。
ENIGMA是德国在1919年发明的一种加密电子设备。它被证明是历史上最可靠的加密系统之一。
二战期间开始被德军广泛应用于铁路和企业,使德军的保密通信技术处于领先地位。
虽然这一时期加密设备有了很大的进步,但是密码学的理论并没有太大的变化,加密的主要手段仍然是替换和换位。
计算机的出现使密码执行高度复杂的操作成为可能。
直到1976,为了满足计算机网络通信和商业保密的要求,密码学取得了真正意义上的重大突破,进入现代密码学阶段。
现代密码学改变了经典密码学单一的加密方式,融入了数论、几何、代数等大量丰富的知识,使得密码学发展更加蓬勃。
时至今日,世界各国仍然非常重视密码学的研究,密码学已经发展到了现代密码学时代。
密码学已经成为一门融合了物理、量子力学、电子学、语言学等专业的综合科学,出现了“量子密码学”、“混沌密码学”等先进理论,在信息安全中发挥着非常重要的作用。
原始密码出现在希腊斯巴达。一条带子缠绕在一根木棒上,沿着木棒的纵轴书写纯文本。解开的带子上只有混乱的密信。
解密器只需要找到一根直径相同的木棒,然后用胶带缠绕,沿着木棒的纵轴读取有意义的明文。
这是最早的换位密码术。
公元前1世纪,高卢战争中使用了著名的凯撒密码,这是一种简单易行的单字母替代密码。
9世纪,* * *密码学家阿尔金迪(又名伊沙克·伊斯哈格,(801?~873),天文学家、哲学家、化学家、音乐理论家,提出了解密的频率分析法,通过分析计算秘密字符出现的频率来破译密码。
16世纪中叶,意大利数学家卡尔达诺(G. Cardano,1501—1576)发明了卡尔达诺漏格,它覆盖了密文,可以从漏格中读取明文。这是早期的分裂密码。
16世纪后期,英格兰的飞利浦成功破解了苏格兰女王玛丽的密码信,这封信计划暗杀英格兰的伊丽莎白女王。这次解密把玛丽送上了断头台。
几乎与此同时,法国外交官Genard Blaise de Vigenere(1523-1596)提出了著名的ViGenard方阵密码和Vigenerecypher,这是一种多表加密的替代密码,可以使Al-Kindy和Phillips的频率分析方法无效。
公元1863年,普鲁士少校卡西斯基第一次从长度上破解了关键词。
英国的查尔斯·巴贝奇也通过仔细分析密码字母的结构破译了Genard密码。
20世纪初,第一次世界大战到了关键时刻,英国破译密码的专门机构40室利用缴获的德国密码本破译了著名的“齐电报”,促使美国放弃中立参战,从而改变了战争的进程。
二战末期,准确的说是1918,美国数学家吉尔伯特·怀纳姆发明了一次性笔记密码。它是一个理论上绝对无法破译的加密系统,被誉为密码学的圣杯。
然而,大量随机密钥的生成和分发难度极大地限制了它的实际应用,另一方面,它的安全性也更加不确定。
二战中,在破译德国著名的“英格玛”密码机的过程中,数学家和科学家加入了主要由语言学家和人文学家组成的解码队伍。
计算机之父阿兰·麦席森·图灵就在这个时候加入了解码团队,发明了更好的解码方法。
同时,这个优秀的团队设计了第一台人类计算机来辅助破解工作。
显然,越来越普及的电脑也是军转民产品。
美国人破解了日本的“97”密码,名为“米子”。
依靠前者,德国的许多重大军事行动对盟国来说都不是秘密;依靠后者,美军杀死了偷袭珍珠港的日本舰队总司令山本五十六。
同样是在二战中,土著语言纳瓦霍语被美军用作密码,这一点从吴宇森导演的《风语者》中可以看出。
所谓语者(Whisperwhisperer)是指二战时期美国专门使用的纳瓦霍通信兵。
二战日美太平洋战场上,美国海军部要求墨西哥北部和亚利桑那州的瓦约人使用约瓦纳语进行信息传递。
纳瓦霍语的语法、语调和词汇极其独特,不为世人所知。当时,除了纳瓦霍人,只有10到20个美国人能听懂这种语言。
这是密码学和语言学的成功结合,纳瓦霍密码在历史上从未被破译过。
1975 15年10月15日,对计算机系统和网络进行加密的DES(数据加密标准)被美国国家标准局颁布为国家标准,这是密码学史上的标志性事件。
1976年,当时在美国斯坦福大学的Diffie和Hellman提出了公钥密码学的新思想(论文《密码学的新方向》),将密钥分为加密公钥和解密私钥,这是密码学的一次革命。
从65438年到0977年,美国的罗纳德·里维斯特、阿迪·萨莫尔和莱恩·阿德曼提出了第一个完善的公钥密码系统——RSA系统,这是一种基于大数因式分解的算法。
1985年,英国牛津大学物理学家大卫·多伊奇(David Deutsch)提出了量子计算机的初步设想。这台计算机一旦建成,可以在30秒内完成传统计算机1000亿年才能完成的大数因式分解,从而破解RSA利用这个大数生成公钥加密的信息。
同年,美国的本根据他关于量子密码学的协议,在实验室首次实现了量子密码加密信息的通信。
虽然通信距离只有30厘米,但证明了量子密码的实用性。