密碼編碼學初探——傳統加密技術

1.基本概念：

密碼學： 研究信息加密、解密和破密的科學。包括密碼編碼學和密碼分析學。 密碼編碼學：研究如何對明文進行編碼加密的科學。
密碼分析學：研究如何破譯密碼的科學。

2.傳統加密技術

基本術語：替代 置換 單表替代 多表替代 柵欄密碼 轉輪機 隱寫術

2.1單表替換的凱撒密碼：

a	b	c	d	e	f	g	h	i	j	k	l	m
0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
n	o	p	q	r	s	t	u	v	w	x	y	z
13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25

把字母進行數字編碼，然後以一個位移進行替換。

計算公式爲：n2=n1+x
如取x=2 時。
haha對應數字爲：7 0 7 0
編譯後：9 2 9 2
對應的密文爲： jcjc

2.2多表替換

維吉尼亞密碼（Vigenère）：
用一串密鑰來表示當前字符對應的替換表。
如密鑰“defg”表示第一個字符替換表中，用d代表a其餘往後平移。
本質上，該方法就是多個單表替換的疊加。所以密鑰長度成爲了破譯密碼的突破口，只要猜到了密鑰長度，就可以對等密鑰長度間隔的字符進行單表破譯。

Vemam密碼：
這就是上一種密碼的升級版，通過儘可能地延長密鑰長度，使得破譯難度加大，設計者提出用磁帶作爲密鑰載體。
用明文的二進制流的異或密鑰k作爲密文，根據異或的性質，明文二進制流就等於密文異或k。
即使如此，理論上該加密方式還是可以破解的，只要有足夠的密文、使用已知或可能的明文序列。

2.3置換

柵欄密碼：即通過一定規則改變字符順序，使得不易辨認出表達的意思。
如以等距分割，排成若干行。再以一定地規則調換列。

多次置換往往可以很好地打破語言特徵。

2.4轉輪機

轉輪機是二戰中德國和日本使用過的密碼機。轉輪機中，有多個旋轉輪，每個旋轉輪對應一套替代(映射)系統，每個旋轉輪的轉速不一樣，類似機械手錶中的齒輪，所以理論上有3個旋轉輪就有26∗26∗26 個替換表。而一般的攻擊方法，攻擊一個替換表大約需要50個字母。所以破譯需要的密文長度很長很長~

2.5隱寫術

把明文隱藏在其他文字等中，使得其對外不可讀。
優點：隱藏通信雙方的聯繫

更多參考：
傳統密碼技術