密碼編碼學(xué)與網(wǎng)絡(luò)安全第四版答案翻譯

1、第二章2.1 什么是對(duì)稱(chēng)密碼的本質(zhì)成分？Plaintext,encryptionalgorithm,secretkey,ciphertext,decryptionalgorithm.明文加密算法密鑰密文解密算法2.2 密碼算法中兩個(gè)基本函數(shù)式什么？Permutationandsubstitution.代換和置換P202.3 用密碼進(jìn)行通信的兩個(gè)人需要多少密鑰？對(duì)稱(chēng)密碼只需要一把，非對(duì)稱(chēng)密碼要兩把P202.4 分組密碼和流密碼的區(qū)別是什么？Astreamcipherisonethatencryptsadigitaldatastreamonebitoronebyteatatime.Ablockci

2、pherisoneinwhichablockofplaintextistreatedasawholeandusedtoproduceaciphertextblockofequallength.分組密碼每次輸入的一組元素，相應(yīng)地輸出一組元素。流密碼則是連續(xù)地處理輸入元素，每次輸出一個(gè)元素。P202.5 攻擊密碼的兩種一般方法是什么？Cryptanalysisandbruteforce.密碼分析和暴力破解2.6 列出并簡(jiǎn)要定力基于攻擊者所知道信息的密碼分析攻擊類(lèi)型。Ciphertextonly.Onepossibleattackunderthesecircumstancesisthebrute-f

3、orceapproachoftryingallpossiblekeys.Ifthekeyspaceisverylarge,thisbecomesimpractical.Thus,theopponentmustrelyonananalysisoftheciphertextitself,generallyapplyingvariousstatisticalteststoit.Knownplaintext.Theanalystmaybeabletocaptureoneormoreplaintextmessagesaswellastheirencryptions.Withthisknowledge,t

4、heanalystmaybeabletodeducethekeyonthebasisofthewayinwhichtheknownplaintextistransformed.Chosenplaintext.Iftheanalystisabletochoosethemessagestoencrypt,theanalystmaydeliberatelypickpatternsthatcanbeexpectedtorevealthestructureofthekey.惟密文已知明文選擇明文2.7 無(wú)條件安全密碼和計(jì)算上安全密碼的區(qū)別是什么？Anencryptionschemeisunconditi

5、onallysecureiftheciphertextgeneratedbytheschemedoesnotcontainenoughinformationtodetermineuniquelythecorrespondingplaintext,nomatterhowmuchciphertextisavailable.Anencryptionschemeissaidtobecomputationallysecureif:(1)thecostofbreakingthecipherexceedsthevalueoftheencryptedinformation,and(2)thetimerequi

6、redtobreakthecipherexceedstheusefullifetimeoftheinformation.書(shū)本P212.8 簡(jiǎn)要定義Caesar密碼TheCaesarcipherinvolvesreplacingeachletterofthealphabetwiththeletterstandingkplacesfurtherdownthealphabet,forkintherange1through25.書(shū)本P222.9 簡(jiǎn)要定義單表代換密碼Amonoalphabeticsubstitutionciphermapsaplaintextalphabettoaciphertexta

7、lphabet,sothateachletteroftheplaintextalphabetmapstoasingleuniqueletteroftheciphertextalphabet.書(shū)本P232.10 簡(jiǎn)要定義Playfair密碼ThePlayfairalgorithmisbasedontheuseofa55matrixoflettersconstructedusingakeyword.Plaintextisencryptedtwolettersatatimeusingthismatrix.書(shū)本P262.11 單表代換密碼和奪標(biāo)代換密碼的區(qū)別是什么？Apolyalphabeticsub

8、stitutioncipherusesaseparatemonoalphabeticsubstitutioncipherforeachsuccessiveletterofplaintext,dependingonakey.書(shū)本P302.12 一次一密的兩個(gè)問(wèn)題是什么?1. Thereisthepracticalproblemofmakinglargequantitiesofrandomkeys.Anyheavilyusedsystemmightrequiremillionsofrandomcharactersonaregularbasis.Supplyingtrulyrandomcharact

9、ersinthisvolumeisasignificanttask.2. Evenmoredauntingistheproblemofkeydistributionandprotection.Foreverymessagetobesent,akeyofequallengthisneededbybothsenderandreceiver.Thus,amammothkeydistributionproblemexists.書(shū)本P332.13 什么是置換密碼？Atranspositioncipherinvolvesapermutationoftheplaintextletters.書(shū)本P332.14

10、 什么是隱寫(xiě)術(shù)？Steganographyinvolvesconcealingtheexistenceofamessage.書(shū)本P362.15 3習(xí)題2.1a.對(duì)b的取值是否有限制？解釋原因。沒(méi)有限制，b只會(huì)使得明文加密后的密文字母統(tǒng)一左移或右移，因此如果是單射的，b改變后依然是單射。注：答案解答得很坑爹，答了等于沒(méi)答?，F(xiàn)解答如下：若要Ek,pEk,q,貝Uapbaqbmod26不成立，apaq0mod26不成立。這時(shí)b已經(jīng)消掉了，因此顯然b不會(huì)影響算法的映射特性。b.判定a不能取哪些值。2,4,6,8,10,12,13,14,16,18,20,22,24.當(dāng)a大于25時(shí)，a也不能是使得amo

11、d26為這些數(shù)的值。c.分析a可以取那些值，不可以取那些值。并給出理由。a與26必須沒(méi)有大于1的公因子。也就是說(shuō)a與26互素，或者最大公約數(shù)為1.為了說(shuō)明為什么是這樣，先注意到要使E(a,p)=E(a,q)(0醫(yī)Wq1則當(dāng)q=p+m/kwp時(shí)，p-q=-m/k,顯然26能整除a(p-q),從而E(a,p)=E(a,q).注：由a知apq0mod26不成立,則26不能整除apq.由文中暗示0p26,0q26,這個(gè)其實(shí)開(kāi)頭我也不知道，后來(lái)覺(jué)得應(yīng)該是這樣。因?yàn)閜與q不相等，所以|pq26,因此pq不可能是26的整數(shù)倍，但是pq有可能是2或13的整數(shù)倍。因此a不能是2或13勺整數(shù)倍。2.2 有多少種仿

12、射Caesar密碼？a有12種可能的值(2,4,6,8,10,12,13,14,16,18,20,22,24),b有26種可能的值(0到25),因此總共有1226=312種仿射Caesar密碼。2.3 用仿射Caesar密碼加密得到一份密文。頻率最高的字母為B,次高的字母為U,請(qǐng)破譯該密碼。假設(shè)明文中頻率最高的字母為e,次高的字母為to注意e=4(e排在第4,a排在第0,沒(méi)有第26),B=1,t=19,U=20;因此可以得到：I =(4a+b)mod2620=(19a+b)mod26下式減上式可得19=15amod26,通過(guò)反復(fù)的錯(cuò)誤實(shí)驗(yàn)，可得然后代入第一條式子可得1=(12+b)mod26,

13、然后得出b=15注意：答案說(shuō)經(jīng)過(guò)反復(fù)錯(cuò)誤試驗(yàn)，這個(gè)解答很坑爹，實(shí)際上是可以精確算出的。因?yàn)間cd15,261,因此由裴蜀定理，必存在整數(shù)s和t,使得15s26t1。由歐幾里得算法26151115114II 243431因此411241,因此151111215111因此152615261521526151最后得出1572641所以1571mod26119所以一7mod26,從而a1971333mod26,3就是這樣的出來(lái)的.1515于是pCba1mod26,WpC1531mod26,顯然319mod262.4 AgoodglassintheBishopshostelintheDevilsseat

14、twenty-onedegreesandthirteenminutesnortheastandbynorthmainbranchseventhlimbeastsideshootfromthelefteyeofthedeathsheadabeelinefromthetreethroughtheshotfiftyfeetout.(fromTheGoldBug,byEdgarAllanPoe)2.5a.第一個(gè)字母t對(duì)應(yīng)A,第二個(gè)字母h對(duì)應(yīng)B,e對(duì)應(yīng)C,s對(duì)應(yīng)D,依此類(lèi)推。隨后在句子中重復(fù)出現(xiàn)的字母則忽略。結(jié)果是密文：SIDKHKDMAFHCRKIABIESHIMCKDLFEAILA明文：basili

15、sktoleviathanblakeiscontactb.這是一個(gè)單表密碼，因此容易被破譯c.最后一句可能不會(huì)包含字母表中的所有字母。如果用第一句的話(huà)，隨后的句子可以繼續(xù)填補(bǔ)第一句字母的不全。2.6 Thecipherreferstothewordsinthepageofabook.Thefirstentry,534,referstopage534.Thesecondentry,C2,referstocolumntwo.Theremainingnumbersarewordsinthatcolumn.ThenamesDOUGLASandBIRLSTONEaresimplywordsthatdon

16、otappearonthatpage.Elementary!(fromTheValleyofFear,bySirArthurConanDoyle)2.7 密文其實(shí)指的是一本書(shū)中某一頁(yè)的單詞。第一項(xiàng)，534是指第534頁(yè)。第二項(xiàng)，C2是指第二列。剩余的數(shù)字是這一列中的單詞。名字DOUGLASSBIRLSTONE!然是那一頁(yè)沒(méi)有出現(xiàn)的單詞。太基本了！(fromTheValleyofFear,bySirArthurConanDoyle)2.8 a.加密方法是，先把字母從左到右，從上到下填入矩陣中。然后按第一個(gè)密鑰的編號(hào),先把編號(hào)為1的那一列作為下一個(gè)矩陣的第一行，隨后的編號(hào)按上面的方法填入對(duì)應(yīng)的行。

17、最后按第二個(gè)密鑰的編號(hào)一列一列地寫(xiě)出來(lái)。28107963145CR丫PT0GAHIBEATTHETHIRDPILLARFR0MTHELEFT0UTSIDETHEL丫CEUMTHEATRET0NIGHTATSEVENIF丫0UAREDISTRUSTFULBRINGTW0FRIENDS42810563719NETW0RKSCUTRFHEHFTINBR0U丫RTUSTEAETHGISREHFTEAT丫RNDIR0LTA0UGSHLLETINIBITIHIU0VEUFEDMTCESATWTLEDMNEDLRAPTSETERF0ISRNGBUTLFRRAFRLIDLPFTIYONVSEETBEHIHTE

18、TAEYHATTUCMEHRGTAIOENTTUSRUIEADRFOETOLHMETNTEDSIFWROHUTELEITDSb.解密當(dāng)然是把矩陣倒轉(zhuǎn)順序來(lái)用，先用第二個(gè)矩陣。首先，根據(jù)第二個(gè)密鑰的編碼，把密文按編碼的順序填入列中。然后，再用第一個(gè)密鑰，從左到右，從上到下地讀第二個(gè)矩陣，按照第一個(gè)密鑰的編碼順序，把第一行的字母填入編碼為1的列中，隨后的行依此類(lèi)推。最后，第一個(gè)矩陣從左到右從上到下讀就是明文了。c.雖然這是一個(gè)弱的加密方法，但是當(dāng)加密的內(nèi)容是實(shí)時(shí)信息，或者企圖竊聽(tīng)者沒(méi)有快速得到好的密碼分析方法（例如，戰(zhàn)略使用），也是可以使用的。加上它除了紙和筆外不需要跟多的工具，而且非常容易記住。

19、2.9 SPUTNIK2.10 PTBOATONEOWENINELOSTINACTIONINBLACKETTSTRAITTWOMILESSWMERESUCOVEXCREWOFTWELVEXREQUESTANYINFORMATION2.10a.LARGESTBCDFHI/JKMNOPQUVWXYZb.OCURENABDFGHI/JKLMPQSTVWXYZ2.11a. UZTBDLGZPNNWLGTGTUEROVLDBDUHFPERHWQSRZb. UZTBDLGZPNNWLGTGTUEROVLDBDUHFPERHWQSRZc.輪換對(duì)稱(chēng)的行或者列會(huì)導(dǎo)致等價(jià)的結(jié)果。在這一例子中，通過(guò)一步的列輪換和三

20、步的行輪換，此問(wèn)題的a部分的矩陣可以從問(wèn)題2.10a的矩陣得到。2.12a.25!284b.對(duì)于給定的任意5x5配置的矩陣，對(duì)于每一行，都有四個(gè)輪換變換（循環(huán)右移一格、兩格、三格、四格）是等價(jià)的，總共就有五個(gè)是一樣的。這五行之中，各自每一行也有這樣的等價(jià)關(guān)系。所以每個(gè)配置就代表著25個(gè)等價(jià)的配置。因此，總共的密鑰數(shù)量應(yīng)為25!/25=24!2.13 一個(gè)混合的Ceasar密碼。移位的數(shù)量由密鑰決定，密鑰決定矩陣中字母的代換。2.14 a.Difficultiesarethingsthatshowwhatmenare.b.Irrationallyheldtruthsmaybemoreharmfu

21、lthanreasonederrors.2.15a.我們需要偶數(shù)個(gè)字母，因此在最后添加一個(gè)“q。然后按照字母表的位置變換字母。Meetmeattheusual1355201351202085211921112Placeattenrather161213512020514181208518Thaneightoclockq208114597820153121531117必須一次對(duì)兩個(gè)字母進(jìn)行計(jì)算，第一對(duì)是C19413mod26137mod267C257510022密文的頭兩個(gè)字符是字母表的第7和22個(gè)位置，對(duì)應(yīng)GV完整的密文：GVUIGVKODZYPUHEKJHUZWFZFWSJSDZMUDZMYCJQMFWWUQRKRb.9411757435我們首先求矩陣的逆。注意到加密矩陣的模是(97)-(45)=43.使用書(shū)中求逆矩陣的公式:12254mod262374mod2616192mod265959115915這里我們利用了等式(43尸=23mod26。一旦逆矩陣確