古典密码学基础：从单表到多表代替法

"密码学课件1，主要讲解了古典密码的原理和类型，包括单表代替密码、多表代替密码和多名代替密码。此外，还提到了密码学的基本概念，如数据加密标准（DES）、高级数据加密标准（AES）、中国商用密码（SMS4）以及分组密码的应用技术等。课程强调古典密码在历史上的重要性及其对现代密码学的启示，如C.D.Shannon提出的混淆、扩散和乘积的设计原则。" 古典密码是密码学的基础，它通过替换明文中的字符或字符组合来实现加密。这种替换可以是单表代替，即使用一个固定的替代表，每个明文字母对应一个密文字母。多表代替则更复杂，它涉及多个替代表，根据某种规则选择使用哪个表进行替换。多名代替密码则是结合了多个单一的代替规则，增加了破解的难度。 密码学的基本概念中，数据加密标准（DES）是一种传统的分组密码算法，它使用56位密钥对64位的数据块进行加密。随着技术的发展，DES的安全性逐渐降低，因此出现了高级数据加密标准（AES），支持更长的密钥和更大的数据块，提供了更高的安全性。中国商用密码（SMS4）是我国自主研发的分组密码算法，主要用于国内的电信网络加密。 古典密码虽然在安全性上存在局限，但它们的设计思想对后来的密码学发展产生了深远影响。C.D.Shannon提出的混淆和扩散原则是现代密码设计的核心，混淆使得密文与明文之间的关系难以辨识，而扩散则确保了单一明文位的变化会广泛影响整个密文，增加破解的复杂度。乘积和迭代则是这些原则的实践，通过多种加密方法的组合和重复应用，增强了密码的强度。 古典密码编码方法主要包括置换和代替，其中置换改变字符的顺序，而代替则替换字符本身。这些基本方法在现代密码学中依然有其价值，是构建复杂加密系统的基础。例如，加法操作在现代密码学中常用于异或操作，是很多加密算法的关键步骤。 此外，课程还涵盖了序列密码、公开密钥密码（如RSA）、数字签名、哈希函数、认证、密钥管理和公钥基础设施（PKI）等内容，这些都是密码学领域的重要组成部分，用于保障信息安全和数据的完整性。通过学习古典密码，可以更好地理解和设计现代密码系统，以及应对不断升级的网络安全挑战。