2022年密码编码学与网络安全第四版第二章答案翻译.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 其次章2.1 什么是对称密码的本质成分？Plaintext, encryption algorithm, secret key, ciphertext, decryption algorithm. 明文 加密算法密钥 密文解密算法2.2 密码算法中两个基本函数式什么？Permutation and substitution. 代换和置换 P20 2.3 用密码进行通信的两个人需要多少密钥？对称密码只需要一把,非对称密码要两把 P20 2.4 分组密码和流密码的区分是什么？A stream cipher is one that encrypts

2、a digital data stream one bit or one byte at a time. A block cipher is one in which a block of plaintext is treated as a whole and used to produce a ciphertext block of equal length. 分组密码每次输入的一组元素,相应地输出一组元素；流密码就是连续地处理输入元素,每次输出一个元素；P20 2.5 攻击密码的两种一般方法是什么？Cryptanalysis and brute force. 密码分析和暴力破解2.6 列出

3、并简要定力基于攻击者所知道信息的密码分析攻击类型；Ciphertext only . One possible attack under these circumstances is the brute-force approach of trying all possible keys. If the key space is very large, this becomes impractical. Thus, the opponent must rely on an analysis of the ciphertext itself, generally applying various

4、 statistical tests to it. Known plaintext. The analyst may be able to capture one or more plaintext messages as well as their encryptions. With this knowledge, the analyst may be able to deduce the key on the basis of the way in which the known plaintext is transformed. Chosen plaintext. If the anal

5、yst is able to choose the messages to encrypt, the analyst may deliberately pick patterns that can be expected to reveal the structure of the key.名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 惟密文已知明文挑选明文2.7 无条件安全密码和运算上安全密码的区分是什么？An encryption scheme is unconditionally secure if the ciphert

6、ext generated by the scheme does not contain enough information to determine uniquely the corresponding plaintext, no matter how much ciphertext is available. An encryption scheme is said to be computationally secure if: 1 the cost of breaking the cipher exceeds the value of the encrypted informatio

7、n, and 2 the time required to break the cipher exceeds the useful lifetime of the information. 书本 P21 2.8 简要定义 Caesar密码 The Caesar cipher involves replacing each letter of the alphabet with the letter standing k places further down the alphabet, for k in the range 1 through 25. 书本 P22 2.9 简要定义单表代换密码

8、 A monoalphabetic substitution cipher maps a plaintext alphabet to a ciphertext alphabet, so that each letter of the plaintext alphabet maps to a single unique letter of the ciphertext alphabet. 书本 P23 2.10 简要定义 Playfair 密码 The Playfair algorithm is based on the use of a 5 5 matrix of letters constr

9、ucted using a keyword. Plaintext is encrypted two letters at a time using this matrix. 书本 P26 2.11 单表代换密码和夺标代换密码的区分是什么？A polyalphabetic substitution cipher uses a separate monoalphabetic substitution cipher for each successive letter of plaintext, depending on a key. 书本 P30 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页

10、,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.12 一次一密的两个问题是什么？1. There is the practical problem of making large quantities of random keys. Any heavily used system might require millions of random characters on a regular basis. Supplying truly random characters in this volume is a significant task. 2. Even more d

11、aunting is the problem of key distribution and protection. For every message to be sent, a key of equal length is needed by both sender and receiver. Thus, a mammoth key distribution problem exists. 书本 P33 2.13 什么是置换密码？A transposition cipher involves a permutation of the plaintext letters. 书本 P33 2.

12、14 什么是隐写术？Steganography involves concealing the existence of a message. 书本 P36 2.7.3 习题 2.1 a.对 b 的取值是否有限制？说明缘由；没有限制, b 只会使得明文加密后的密文字母统一左移或右移,因此假如是单射的,b 转变后依旧是单射；注：答案解答得很坑爹,答了等于没答；现解答如下: aq0mod 26如要E k pE k q,就apbaqbmod26 不成立,就ap不成立；这时b 已经消掉了,因此明显b 不会影响算法的映射特性；b.判定 a 不能取哪些值；2, 4, 6, 8, 10, 12, 13, 1

13、4, 16, 18, 20, 22, 24. 当 a 大于 25 时, a 也不能是使得 a mod 26 为 这些数的值；c.分析 a 可以取那些值,不行以取那些值；并给出理由；名师归纳总结 a 与 26 必需没有大于1 的公因子；也就是说a 与 26 互素,或者最大公约数为1.为了说第 3 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 明为什么是这样, 先留意到要使Ea, p = Ea, q 0 p q 1.就当 q = p + m/k p 时, p q= -m/k,明显 26 能整除 ap q,从而 Ea, p = Ea, q. 注：由 a .

14、 知 a p q 0mod 26 不成立,就 26 不能整除 a p q . 由文中示意 0 p 26,0 q 26,这个其实开头我也不知道,后来觉得应当是这样；由于 与 不相等,所以 p q 26,因此 p q 不行能是 26 的整数倍,但是 p q 有可能是 或 13 的整数倍；因此 a 不能是 或 13 的整数倍；2.2 有多少种仿射 Caesar 密码？a 有 12 种可能的值（ 2, 4, 6, 8, 10, 12, 13, 14, 16, 18, 20, 22, 24 ）,b 有 26 种可能的值（ 0到 25）,因此总共有12 26 = 312 种仿射 Caesar密码；B,次高

15、的字母为U,请破译2.3 用仿射 Caesar 密码加密得到一份密文；频率最高的字母为该密码；假设明文中频率最高的字母为e,次高的字母为t；留意 e=4（e 排在第 4,a 排在第 0,没有第 26）,B=1,t=19,U=20；因此可以得到：1 = 4a + b mod 26 20 = 19a + b mod 26 名师归纳总结 下式减上式可得19 = 15a mod 26,通过反复的错误试验,可得a = 3 第 4 页,共 9 页然后代入第一条式子可得1 = 12 + b mod 26 ,然后得出b = 15 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 留意

16、：答案说经过反复错误试验,这个解答很坑爹,实际上是可以精确算出的；由于gcd 15,261,因此由裴蜀定理,必存在整数s 和 ,使得 t15s26t1；由欧几里得算法26151111711215111.1511411243431因此411241,因此15因此152615261521526151最终得出1572641191333mod 26,3就是这样的出来的所以1571mod 26所以17 mod 26,从而a191515于是pCb a1mod 26,即pC15 31mod 26,明显319mod 262.4 A good glass in the Bishops hostel in the

17、Devils seattwenty-one degrees and thirteen minutes northeast and by north main branch seventh limb east side shoot from the left eye of the deaths head a bee line from the tree through the shot fifty feet out. from The Gold Bug, by Edgar Allan Poe 2.5 a.第一个字母t 对应 A,其次个字母h 对应 B,e 对应 C,s 对应 D,依此类推；随后在

18、句子中重复显现的字母就忽视；结果是密文 : SIDKHKDM AF HCRKIABIE SHIMC KD LFEAILA 明文 : basilisk to leviathan blake is contact b.这是一个单表密码,因此简单被破译c.最终一句可能不会包含字母表中的全部字母；假如用第一句的话,随后的句子可以连续填 补第一句字母的不全；2.6 The cipher refers to the words in the page of a book. The first entry, 534, refers to page 534. The second entry, C2, ref

19、ers to column two. The remaining numbers are words in that column. The names DOUGLAS and BIRLSTONE are simply words that do not appear on that page. Elementary. from The Valley of Fear, by Sir Arthur Conan Doyle 2.6 密文其实指的是一本书中某一页的单词；第一项,534 是指第 534 页；其次项, C2是指名师归纳总结 其次列；剩余的数字是这一列中的单词；名字DOUGLAS和 BIR

20、LSTONE明显是那一页没有出第 5 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 现的单词；太基本了！from The Valley of Fear, by Sir Arthur Conan Doyle 2.7 a. 加密方法是, 先把字母从左到右, 从上到下填入矩阵中；然后按第一个密钥的编号,先把编号为 1 的那一列作为下一个矩阵的第一行,随后的编号按上面的方法填入对应的行；最终按其次个密钥的编号一列一列地写出来；2 8 10 7 9 6 3 1 4 5 C R Y P T O G A H I B E A T T H E T H I R D P

21、I L L A R F R O M T H E L E F T O U T S I D E T H E L Y C E U M T H E A T R E T O N I G H T A T S E V E N I F Y O U A R E D I S T R U S T F U L B R I N G T W O F R I E N D S 4 2 8 10 5 6 3 7 1 9 N E T W O R K S C U T R F H E H F T I N B R O U Y R T U S T E A E T H G I S R E H F T E A T Y R N D I R O

22、 L T A O U G S H L L E T I N I B I T I H I U O V E U F E D M T C E S A T W T L E D M N E D L R A P T S E T E R F O ISRNG BUTLF RRAFR LIDLP FTIYO NVSEE TBEHI HTETA EYHAT TUCME HRGTA IOENT TUSRU IEADR FOETO LHMET NTEDS IFWRO HUTEL EITDS b.解密当然是把矩阵倒转次序来用,先用其次个矩阵；第一,依据其次个密钥的编码,把密文按编码的次序填入列中；然后,再用第一个密钥,从

23、左到右,从上到下地读其次个矩阵,依据第一个密钥的编码次序,把第一行的字母填入编码为1 的列中, 随后的行依此类推；最后,第一个矩阵从左到右从上到下读就是明文了；c.虽然这是一个弱的加密方法,但是当加密的内容是实时信息,或者妄想窃听者没有快速得到好的密码分析方法（例如,战略使用）多的工具,而且特别简单记住；,也是可以使用的；加上它除了纸和笔外不需要跟名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - 2.8 SPUTNIK 2.9 PT BOAT ONE OWE NINE LOST IN ACTION IN BLACKETT STRAI

24、T TWO MILES SW MERESU COVE X CREW OF TWELVE X REQUEST ANY INFORMATION 2.10 a. L A R G E S T B C D F H I/J K M N O P Q U V W X Y Z b. O C U R E N A B D F G H I/J K L M P Q S T V W X Y Z 2.11 a. UZTBDLGZPNNWLGTGTUEROVLDBDUHFPERHWQSRZ b. UZTBDLGZPNNWLGTGTUEROVLDBDUHFPERHWQSRZ c.轮换对称的行或者列会导致等价的结果；在这一例子中

25、,通过一步的列轮换和三步的行轮换,此问题的a 部分的矩阵可以从问题2.10a 的矩阵得到；2.12 a. 25. 284b.对于给定的任意 5x5 配置的矩阵, 对于每一行, 都有四个轮换变换（循环右 移一格、两格、三格、四格）是等价的,总共就有五个是一样的；这五行之中,各自每一行也有这样的等价关系；所以每个配置就代表着 此,总共的密钥数量应为 25./25 = 24. 25 个等价的配置；因2.13 一个混合的 Ceasar密码；移位的数量由密钥打算,密钥打算矩阵中字母的代换；2.14 a. Difficulties are things that show what men are. b.

26、 Irrationally held truths may be more harmful than reasoned errors. 2.15 a. 我们需要偶数个字母,因此在最终添加一个”q”；然后依据字母表的位置变换字母；名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 9 页精选学习资料 - - - - - - - - - M e e t m e a t t h e u s u a l 13 5 5 20 13 5 1 20 20 8 5 21 19 21 1 12 P l a c e a t t e n r a t h e r 16 12 1 3 5 1 20 20 5 14

27、18 1 20 8 5 18 T h a n e i g h t o c l o c k q 20 8 1 14 5 9 7 8 20 15 3 12 15 3 11 17 必需一次对两个字母进行运算,第一对是C19413mod 26137mod 267C257510022密文的头两个字符是字母表的第7 和 22 个位置,对应GV 完整的密文：GVUIGVKODZYPUHEKJHUZWFZFWSJSDZMUDZMYCJQMFWWUQRKR b. 我们第一求矩阵的逆； 留意到加密矩阵的模是9 7 4 5 = 43.使用书中求逆矩阵的公式：941174 9 mod262374 9 mod26161

28、92mod2651255115915255743431= 23 mod 26；一旦逆矩阵确定,解密就能够顺当执行了；来源: 这里我们利用了等式LEWA00. 2.16考虑矩阵 K ,由元素 kij 表示,矩阵 Kj 是矩阵 K 的第 j 列；and 通过挑选以下 n 组明文就能暴露出 K 矩阵的每一列 : B, A, A, , A, A K1A, B, A, , A, A K2A, A, A, , A, B Kn留意, A 代表 0,B 代表 1 2.17 名师归纳总结 2.17 a.7 134 第 8 页,共 9 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - -

29、b. 7 134 c. 134 d. 10 134 e. 24 132 f. 24 132 1 13 g. 37648 h. 23530 i. 157248 2.18 密钥 : legleglegle明文 : explanation 密文 : PBVWETLXOZR 2.19 a. s e n d m o r e m o n e y 18 4 13 3 12 14 17 4 12 14 13 4 24 9 0 1 7 23 15 21 14 11 11 2 8 9 1 4 14 10 9 3 12 18 23 25 15 12 7 B E C K J D M S X Z P M H b. c

30、a s h n o t n e e d e d 2 0 18 7 13 14 19 13 4 4 3 4 3 25 4 22 3 22 15 19 5 19 21 12 8 4 1 4 14 10 9 3 12 18 23 25 15 12 7 B E C K J D M S X Z P M H 2.20 your package ready Friday 21st room three Please destroy this immediately. 2.21 a.把信息填入8 列的矩阵总,每个整数告知你应挑选各行的第几个字母；结果: He sitteth between the cherubims. The isles may be glad thereof. As the rivers in the south. b.挺安全的,每一行是1/8 的概率；因此假如密文长度是8 的倍数,那么明文也可能是8 的倍数；名师归纳总结 c.不是很安全, Lord Peter 就破解了它； 出自The Nine Tailors 第 9 页,共 9 页- - - - - - -