非常通俗易懂的解释密码算法原理!

      密码分析（上）

Tip：因为考试需要而总结的，因为写的比较通俗易懂，就放到博客里来了。

一、代换密码

1.1 移位(凯撒)密码

   应该是  

       注意：别被左边那种公式误导了，应该是先加再取余的，下面我按0-25代表a-z来算(这个无所谓了，你用ASCII码来算都可以，只要最后再算回字母来表示密文就行了)

       mod就是求余数的，N就是26(26个英文字母)，假如k取为3

              比如a的加密过程，

              (‘a’ + 3) mod 26就相当于4对 26取余 算出来就是‘d’(4)

              再比如z的加密过程

              (‘z’ + 3) mod 26就相当于28对 26取余 算出来就是‘c’(3)，

如果先取余就是25+3 (28)这个就跑出a-z的范围了

       举个例子

              原密码：a     o     p     c      d     e      f

              加密后：d     r      s      f      g  h   i

1.2 单表代换

       简单说就是一个字母在一张密码表里对应固定的另一个字符

       加密表(当然这表可以由自己随便给[一行放不下，放两行了])：

              0     1     2     3     4     5     6     7     8     9     10    11    12

              21    12    25    17    24    23    19    15    22    13    18    3     9

              -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - -- - - -

              13    14    15    16    17    18    19    20    21    22    23    24    25

              5     10    2     8     16    11    14    7     1     4     20    0     6

        解密表(扳着脚趾头想都可以想到是上面翻过来的)：

              0     1     2     3     4     5     6     7     8     9     10    11    12

              24    21    15    11    22    13    25    20    16    12    14    18    1

              -- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - - - -- - - -

              13    14    15    16    17    18    19    20    21    22    23    24    25

              9     19    7     17    3     10    6     23    0     8     5     4     2

       0-25分别代表A-Z，就比如说c(2)加密就会变为z(25)，解密时z(25)-->c(2)

       举个例子

              原密码：a     o     p     c      d     e      f

              加密后：v     k     c      .      .      .      . (剩下的我就不算了，这26个字母数的比较烦)

1.3 仿射代换(乘数密码)

  应该是

       注意：还是别被左边那种公式误导了，应该是先加再取余的，解密的时候肯定先减掉了，比如k1 取7，k2取2，N还是26个英文字母，最终加密公式就是(7m+2)mod 26(m就是密码)，解密公式就是(c-2)/7 mod 26(c是加密后的数据，-1次方就是除法，都知道的)

              比如a是0  加密：（0×7+2）mod 26 = 2    即为 c

              c是2   解密：((2 – 2）/7 )mod 26 = 2   即为a

       举个例子

              原密码：a     o     p     c      d     e      f

              加密后：c      u     d     .      .      .      . (剩下的我就不算了)

1.4 多表代换(维吉尼亚代换方阵)

       这个相当简单，只要把这个表记住就万事大吉了（啥？记不住，那你写在手心上吧！ ！ ！）

       首当其冲的举个例子

              比如密钥串为radio  加密时就把密码按每5位为一组(radio的长度)来加密比如aopcdef前五个aopcd就是一组，ef又是一组

              a的对应密码就是r行的a列，

              o的对应密码就是a行的o列，

              p的对应密码就是d行的p列，

              c的对应密码就是i行的c列，

              d的对应密码就是o行的d列，

       - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- - - - - - - - -- - - - - - - - - - - - - - -

              e的对应密码就是r行的e列，

              f的对应密码就是a行的f列(就这个规律，就这么简单，记住上面27*27的表搞定一切)

       - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -结果- - - - - -- - - - - - - - - - - -- - -

              原密码：a     o     p     c      d     e      f

              加密后：r      p     s      .      .      .      . (剩下的你自己填下试试吧)

二、置换密码

       为啥叫置换，因为这个算法仅仅只是把密码字符的位置换了一下

       2.1  无密钥换位

              这个非常非常简单

     直接举个例子

              原密码：a     o     p     c      d     e      f

              加密过程：a    o   p(当然这一行写几个要看要求，若1行写1个绝对出题者有病)

                                  c    d    e

                                 f    *    *

                加密后：a     c      f      o     d     *     p    e      *

               总结一下：原密码横着写几行，最后一行写不满放成*，然后从上到下竖着写完就是加密的密文；解密的话，先竖着写下来然后再横着写回来并且去掉*不就是密码吗？       （什么？你看不懂，那你还是重修下小学课程吧. . .）

      2.2 有密钥换位

               这个也是非常的简单

      直接举个例子

                原密码：a     o     p     c      d     e      f

                加密密钥为：p=(p(1)，p(2)，p(3)，p(4))=(2, 4, 1, 3)

                加密过程：a    o    p    c

                                    o    c   a    p

                                    d    e   f    *

                                    e   *    d    f

                加密后：o     c      a     p     e      *     d    f

           总结一下：密钥p=(p(1)，p(2)，p(3)，p(4))=(2,4, 1, 3)意思是，把第2个数放到第一个位置，把第4个数放到二个位置，第1个数放到第三个位置，第3个数放到第四个位         置，解密的话，(1,2,3,4) -->(2,4, 1,3)-->(1,2,3,4)，（2413变为1234你不会吗，不会？那你还是顺便把幼儿园也重修了吧. . .不会解密的继续往下看）

                原密码：a     o     p     c      .      .      .    (一，二，三，四)  (1,2,3,4)

       加密后：o     c      a     p     .      .      .     (一，二，三，四)  (2,4, 1, 3)

                现存的：o     c      a     p     .      .      .    

                                     / **  第一个位置的内容2放回到第二个位置

                                        *   第二个位置的内容4放回到第四个位置

                                        *   第三个位置的内容1放回到第一个位置

                                        *   第四个位置的内容3放回到第三个位置

                                        */

                 解密后：a     o     p     c      .      .      .    (一，二，三，四) (1,2,3,4)

三、DES                                        (分组密码，是对称密码的一种)

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       分组密码：用一个密钥将一串N长的密码分成N长的密文块，并且可逆

       分组密码算法的设计：扩散（Diffusion） 混淆（Confusion）

       分组密码两个参数：密钥长度，分组长度

       DES加密运算包括1个初始置换IP，16个轮运算以及一个末置换IP-1，最后得到64比特的输出。

       初始置换IP的功能是将输入的64位数据分组按位重新组合，没有任何密码意义（不需要密钥）

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       3.1 置换表 

CSDN上的没数据的表格好乱，我就截图代替了

                  注意，这个表里面的数字指的都是位置，不是内容。这一个格子里面实际就表示一位1或0二进制数字

                 解释：一行8个，总共8行，1放到了第四十个位置(看黄图，红框，第五行第8列)，所以逆置换要40位置里面的1放回来，填入40就OK，2 (绿框，1*8)，3(蓝框，                    6*8) 剩下的你自己类比(提示：最好别看着书上32页抄)，为什么这样，这不是和二(2)有密钥换位一样吗（还看不懂？那么请到色盲/文盲救助中心参与治疗吧!）

       

算法流程图

        3.2 简要介绍步骤：

                (1) 初始置换IP：

                           把输入的64位数据块按位重新组合，并把输出分为L0、R0两部分，每部分各长32位

                           即那个黄图的上四行为L0,下四行为R0(那么L0、R0都是32位)

               (2) 轮计算的公式

                              Li = R(i-1)     

                              Ri = L(i-1) ⊕ f(R(i-1), Ki)(Li、Ri还都是32位)

                                             ⊕相当于按位异或，只有0⊕1=或1⊕0=1，1⊕1=0, 0⊕0=0

                                             情侣记法，一男一女才是真的情侣，不同的才是真的

- - - - - - - - - - - - - - - - 以下是f(R(i-1), Ki)要做的事，到下一个绿条结束- - - - - - - - - - - - - - -

f函数的图解

               (3) 扩展置换E(也叫位选择表)如下图

 

 

 

 

                   这个就是把Ri(32位)扩展成48位(6*8)[因为这个表比如有些位置的内容会放俩次的，比如1位置的出现了两次，内容肯定还是二进制的，图片上的数字仅表示位置]，                然后把结果分为B1 B2. . .B8都是6位的子块，然后把这些子块与K密钥相异或(就那个情侣⊕)做为S0 S1 ... S8(S盒，选择(替代)函数)的输入

 

         (4) S盒

                    S盒就是把上面的Bi子块再转换成一个4位的块，那么现在S1(B1) S2(B2) . . .S8(B8)都是4位的子块(当然还是二进制的)。

                   具体找的时候，Bi里的b1、b6的那俩数组成的数字(两个二进制组成)对应S这个大表的行，Bi里的b2、b3、b4、b5的这四个数组成的数字(四个二进制组成)对应S这               个大表的列，这行列一交叉对应就会找到输出4位)

         举个例子：

                   假如B1是1 1 0 0 00 ,即b1-->1 b2 -->1 b3 --> 0b4 --> 0 b5 -->0 b6 -->0，那么在S1的行号10(即10进制的第2行)，在S1的列号是1000(即10进制的第8列)，按着书               上的那个表就得到了15(变成4位那就是1111)

                   {废话：这也是S盒为什么是4行(00/01/10/11)16列的，因为咱的书上都没标注行列号，如果你直接看书肯定看不明白，一会位置一会二进制的，浮躁的人肯定调浆糊了！}

               (5) 换位表P

 

 

                    这个就是将S1(B1) S2(B2) . . .S8(B8)合起来的32位(4*8)换个位置然后输出(具体内容肯定也是二进制010101，只是换下位置)

            (6) 子(轮)密钥的生成过程

                   具体过程看图就大致看出K(64位)先通过PC-1置换分成C0 、D0(为啥是两个28，28*2不是56，因为还有8位是奇偶校验位，奇偶校验是啥，暂时把它当成一个标记，             只是保证数据有戏的一串数字)，每次新生成子密钥前都先左移一位，然后再与PC-2置换生成新的子密钥Ki

               ①第一个子密钥换位函数表PC-1

                          ②第二个子密钥换位函数表PC-2

                                   (有些位置的内容没有那就是被抛弃了，所以58位数才会变为48位的)

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