简介 VIDEO 基础 密码分析学 密码分析者攻击密码体制的方法:
穷举攻击:通过试遍所有的密钥进行破译
统计分析攻击:通过分析密文和明文的统计规律破译
解密变换攻击:针对加密变换的数学基础,通过数学求解设法找到解密变换
根据攻击强度,可以分为:唯密文攻击、已知明文攻击、选择明文攻击、选择密文攻击,强度越来越强。
安全性:
无条件安全:无论截获多少密文,都没有足够信息来唯一确定明文,即对算法的破译不比猜测有优势; 计算上安全:使用有效资源对一个密码系统进行分析而未能破译; 古典密码算法 置换密码
对明文字符进行位置移动的密码
单表代替密码
用密码字母表中字母代替明文字母
多表代换密码
在模数 N N N 下的矩阵乘法中,矩阵 A A A 只有在满足 g c d ( A d e t , N ) = 1 gcd(A_{det}, N) = 1 g c d ( A d e t , N ) = 1 的情况下才有逆矩阵。这是因为在模数 N N N 下,只有与 N N N 互质的数才有模 N N N 下的乘法逆元。如果 g c d ( A d e t , N ) ≠ 1 gcd(A_{det}, N) \neq 1 g c d ( A d e t , N ) = 1 ,则 A A A 的行列式 A d e t A_{det} A d e t 和模数 N N N 不互质,因此 A A A 没有模 N N N 下的乘法逆元,也就没有逆矩阵。
有限域 例如,Z n = { 0 , 1 , 2 , ⋯ , n − 1 } m o d n Z_{n}= \{ 0,1,2,\cdots,n-1 \}_{mod\ n} Z n = { 0 , 1 , 2 , ⋯ , n − 1 } m o d n 并且加法和乘法都是模 n n n 的运算 ,Z n Z_n Z n 的数什么时候有乘法逆元呢?
整数 a 在模 n 乘法下有逆元,当且仅当 a 与 n 互素。
所有与 n 互素的元素在模 n 乘法下构成乘法交换群(交换律) 1...n-1 都与 n 互素,则 n 为素数 所以,对于任何一个素数 p,Z p Z_p Z p 为域,其元素的个数为 p 个。 定义有限域上的多项式 F [ x ] F[x] F [ x ] 和 n 次多项式 f ( x ) f(x) f ( x ) ,F [ x ] / f ( x ) = { r ( x ) = r n − 1 x n − 1 + r n − 1 x n − 2 + ⋯ + r 1 x + r 0 ∣ r i ∈ F , 0 ≤ i ≤ n − 1 } F[x]/f(x)=\{ r(x) = r_{n-1}x^{n-1} + r_{n-1}x^{n-2}+\cdots+r_1x+r_{0}\ |\ r_{i}\in F, 0\le i \le n-1 \} F [ x ] / f ( x ) = { r ( x ) = r n − 1 x n − 1 + r n − 1 x n − 2 + ⋯ + r 1 x + r 0 ∣ r i ∈ F , 0 ≤ i ≤ n − 1 } ,加法和乘法都是模 f ( x ) f(x) f ( x ) 的运算 ,运算是封闭的。那么 F [ x ] / f ( x ) F[x]/f(x) F [ x ] / f ( x ) 中的多项式什么时候有乘法逆元呢?
r ( x ) r(x) r ( x ) 在模 f ( x ) f(x) f ( x ) 的乘法下有逆元,当且仅当 r ( x ) r(x) r ( x ) 与 f ( x ) f(x) f ( x ) 互素。
所有与 f ( x ) f(x) f ( x ) 互素的元素在模 f ( x ) f(x) f ( x ) 的乘法下构成乘法交换群 次数比 f ( x ) f(x) f ( x ) 次数低的多项式都与 f ( x ) f(x) f ( x ) 互素,则 f ( x ) f(x) f ( x ) 为不可约多项式 对于任意一个首项系数为 1 的不可约多项式,F [ x ] / f ( x ) F[x]/f(x) F [ x ] / f ( x ) 为域 若 F = Z p F=Z_p F = Z p ,则 F [ x ] / f ( x ) F[x]/f(x) F [ x ] / f ( x ) 中元素的个数为 p n p^n p n 个 说明:p n p^n p n 域的构造方法,首先选取 Z p Z_p Z p 中的一个 n 次不可约多项式,然后构造集合 F [ x ] / f ( x ) = { r ( x ) = r n − 1 x n − 1 + r n − 1 x n − 2 + ⋯ + r 1 x + r 0 ∣ r i ∈ F , 0 ≤ i ≤ n − 1 } F[x]/f(x)=\{ r(x) = r_{n-1}x^{n-1} + r_{n-1}x^{n-2}+\cdots+r_1x+r_{0}\ |\ r_{i}\in F, 0\le i \le n-1 \} F [ x ] / f ( x ) = { r ( x ) = r n − 1 x n − 1 + r n − 1 x n − 2 + ⋯ + r 1 x + r 0 ∣ r i ∈ F , 0 ≤ i ≤ n − 1 } ,集合中的加法和乘法运算都为模多项式 f ( x ) f(x) f ( x ) 的运算 。 资料 附录 群和域 群和域都是抽象代数中的基本概念,它们都是一种代数结构。
群是一个集合 G G G 和一个二元运算 ⋅ \cdot ⋅ 的组合 ( G , ⋅ ) (G, \cdot) ( G , ⋅ ) ,满足以下四个条件:
封闭性:对于任意 a , b ∈ G a, b \in G a , b ∈ G ,a ⋅ b ∈ G a \cdot b \in G a ⋅ b ∈ G 。 结合律:对于任意 a , b , c ∈ G a, b, c \in G a , b , c ∈ G ,( a ⋅ b ) ⋅ c = a ⋅ ( b ⋅ c ) (a \cdot b) \cdot c = a \cdot (b \cdot c) ( a ⋅ b ) ⋅ c = a ⋅ ( b ⋅ c ) 。 单位元:存在一个元素 e ∈ G e \in G e ∈ G ,使得对于任意 a ∈ G a \in G a ∈ G ,a ⋅ e = e ⋅ a = a a \cdot e = e \cdot a = a a ⋅ e = e ⋅ a = a 。 逆元:对于任意 a ∈ G a \in G a ∈ G ,存在一个元素 a − 1 ∈ G a^{-1} \in G a − 1 ∈ G ,使得 a ⋅ a − 1 = a − 1 ⋅ a = e a \cdot a^{-1} = a^{-1} \cdot a = e a ⋅ a − 1 = a − 1 ⋅ a = e 。 换句话说,群是一个满足封闭性、结合律、单位元和逆元的代数结构。群中的元素可以是任何东西,例如数字、矩阵、函数等等。群的一个重要性质是它的元素可以进行交换(即满足交换律)或者不可以进行交换(即不满足交换律),分别称为交换群和非交换群。
域是一个集合 F F F 和两个二元运算 + + + 和 ⋅ \cdot ⋅ 的组合 ( F , + , ⋅ ) (F, +, \cdot) ( F , + , ⋅ ) ,满足以下条件:
( F , + ) (F, +) ( F , + ) 是一个交换群 ,其中 0 0 0 是加法的单位元,对于任意 a ∈ F a \in F a ∈ F ,存在一个元素 − a ∈ F -a \in F − a ∈ F ,使得 a + ( − a ) = ( − a ) + a = 0 a + (-a) = (-a) + a = 0 a + ( − a ) = ( − a ) + a = 0 。 ( F ∖ { 0 } , ⋅ ) (F \setminus \{0\}, \cdot) ( F ∖ { 0 } , ⋅ ) 是一个交换群,其中 1 1 1 是乘法的单位元,对于任意 a ∈ F ∖ { 0 } a \in F \setminus \{0\} a ∈ F ∖ { 0 } ,存在一个元素 a − 1 ∈ F ∖ { 0 } a^{-1} \in F \setminus \{0\} a − 1 ∈ F ∖ { 0 } ,使得 a ⋅ a − 1 = a − 1 ⋅ a = 1 a \cdot a^{-1} = a^{-1} \cdot a = 1 a ⋅ a − 1 = a − 1 ⋅ a = 1 。 分配律:对于任意 a , b , c ∈ F a, b, c \in F a , b , c ∈ F ,a ⋅ ( b + c ) = a ⋅ b + a ⋅ c a \cdot (b + c) = a \cdot b + a \cdot c a ⋅ ( b + c ) = a ⋅ b + a ⋅ c 和 ( a + b ) ⋅ c = a ⋅ c + b ⋅ c (a + b) \cdot c = a \cdot c + b \cdot c ( a + b ) ⋅ c = a ⋅ c + b ⋅ c 。 换句话说,域是一个满足加法和乘法都是交换群 ,并且满足分配律 的代数结构。
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