資訊與網路安全技術 ：第二章 傳統秘密鑰匙系統       下一頁

 

第二章 傳統秘密鑰匙系統

 所謂『傳統密碼學』，就是在取代與換位的遊戲規則中，演變出一套加密系統，本章以 DES 演算法為範例來說明這套遊戲的精髓所在，並加入了秘密鑰匙的分配問題。

內容：

  • 2-1 密碼學概論

  • 2-2 傳統密碼學的基本原理

2-1 密碼學概論

密碼（Cryptography）一字是由希臘文字 “kryptos”（隱藏）和 “graphein”（寫字）組合而生，意思是將原來資料用『位置混排處理』（Position-Scrambling Process），使原始資料的次序呈現不規律狀態，來達到訊息保密的功能。在討論訊息保密過程中，我們將原來資料稱為『明文』（Plaintext），經過編密後稱為『密文』（Ciphertext），這個動作則稱為『加密』（Enciphering）；相反動作稱為『解密』（Deciphering），整體通稱為『密碼系統』（Cryptosystem）。圖 2-1 為密碼系統的運作圖，加密與解密分別使用一把鑰匙（圖 2-1 中 K1與 K2），用下列式子表示加密和解密的運算：

圖2-1 密碼系統的運作程序

M = 明文

C = 密文

K1 = 加密鑰匙（key）、K2 = 解密鑰匙

E = 加密演算法

D = 解密演算法

它們之間的關係為：

加密：C = Ek1(M)

解密：M = Dk2(C) = Dk2 (Ek1(M))

加密處理是利用加密演算法 E，與鑰匙 K1關鍵因素，將明文 M 編碼處理得到密文 C = Ek1(M)。加密的反向即是解密處理，即是利用解密演算法 D 與鑰匙 K2，將密文 C編碼回原明文 M = Dk2(C)。如果加密鑰匙和解密鑰匙是同一把鑰匙的話（即 K1 = K2），則稱之為『對稱式密碼系統』；否則稱為『非對稱式密碼系統』（K1 ≠K2）。另外，演算法 E 與 D 兩者之間ㄧ定有某些關聯性，甚至某些密碼系統（如 DES）兩者採用同一套演算法。

對稱式密碼系統是表示傳送端與接收端共享同一把秘密鑰匙，其加解密也都使用同一把鑰匙。看似簡單，然而如何分配這把秘密鑰匙卻是一大難題。而且為了防患他人盜用，必須嚴密收藏這把鑰匙，故稱為『秘密金鑰系統』（Secret Key Cryptosystem）。

 

2-2 傳統密碼學的基本原理

『傳統密碼學』（Conventional Cryptosystem）是由兩個基本加密動作所組成，一者是『換位加密法』（Transposition Cipher），另一個是『取代加密法』（Substitution Cipher）。不論多複雜的傳統密碼演算法都是由這兩種加密法演變出來的。欲了解傳統密碼學，首先必須由這兩個基本元件談起，為了方便說明，我們還是以英文字元的加密作為範例來說明 ，以下分別敘述之。

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