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置换密码和换位密码什么区别(古典密码学简介)

密码学是研究如何隐密地传递信息的学科,可以分为古典密码学和现代密码学。

古典密码学主要关注信息的保密书写和传递,以及与其相对应的破译方法。

隐藏法

把讯息隐藏起来,破解方式就是找出来。

在谍战剧的始祖《潜伏》中,余则成和左蓝配合陷害马奎的时,使用的信件通过火烤会出现文字,这就是典型的隐藏法。

置换密码和换位密码什么区别(古典密码学简介)

隐藏法

移位法

凯撒加密:Caesar cipher 或称恺撒加密、恺撒变换、变换加密,是一种最简单且最广为人知的加密技术。明文中的所有字母都在字母表上向后(或向前)按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。例如,当偏移量是3的时候,所有的字母A将被替换成D,B变成E。

置换密码和换位密码什么区别(古典密码学简介)

凯撒加密// 明文 originString = “ABC”// 偏移量key = 3// 密文cipher = “DEF”

替换法

替换密码是指先建立一个替换表,加密时将需要加密的明文依次通过查表替换为相应的字符,明文字符被逐个替换后,生成无任何意义的字符串,即密文,替换密码的密钥就是其替换表。根据密码加/解密时使用的替换表的多少,替换密码又可分为单表替换密码和多表替换密码。

猪圈密码(朱高密码),是一种以格子为基础的简单替代式密码。

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朱高密码

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朱高密码

置换密码和换位密码什么区别(古典密码学简介)

朱高密码

优点:简单,方便,容易书写,适合书面上的密码通讯,并且好记。

缺点:”太出名”密码最怕的就是太出名,一但出名它就会毫无秘密可言,知道的人就知道,不知道的人就不知道。

维吉尼亚密码:是使用一系列凯撒密码组成密码字母表的加密算法,属于多表替换。

置换密码和换位密码什么区别(古典密码学简介)

维吉尼亚密码

必须指定秘钥KEY(用于指定字母的替换表规则), 此方法刚出现后,基本没有人使用,因为加密和解密起来比较复杂,近代由于工具的使用才被人们逐渐使用。

// 明文 originString = “HELLO”// key,KEY重复使用key = “YES”// 密文cipher = “FIDJS”

换位法

(置换密码)换位密码,是根据一定的规则重新排列明文,以便打破明文的结构特性。

置换密码的特点是保持明文的所有字符不变 ,只是利用置换打乱了明文字符的 位置和次序 。也就是说,改变了明文的结构,不改变明文的内容。

密码棒,圆盘密码

置换密码和换位密码什么区别(古典密码学简介)

密码棒

栅栏密码: 就是将要加密的明文分为N个一组,再从每组的选出一个字母连起来,形成一段无规律的密文。

置换密码和换位密码什么区别(古典密码学简介)

N型栅栏密码

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V型栅栏密码

古典密码如何破解?

  1. 暴力破解
  2. 频率分析法
  3. 卡西斯基测试

暴力破解,比如移位,英文总共26个字母,最多只能移动25位。仅有25个密钥可能,因此很容易使用暴力破解的方式去解密。

另外就是可以根据分析字母或者单词的频率来破解,比如英文中字母e出现的频率最高,那么可以在密文中找到出现频率最高的字符,它很可能就是字母e。

置换密码和换位密码什么区别(古典密码学简介)

英文字母的出现频率

置换密码和换位密码什么区别(古典密码学简介)

根据出现频率进行排序

置换密码和换位密码什么区别(古典密码学简介)

根据语言特点进行分析

为了增加密码的复杂度,规避频率分析的破解方法,例如维吉尼亚密码(Vigenere),就使用多表进行加密,明文中的相同字母在密文中不会对应相同的字母,这样频率分析法就不起作用了。为了解决这个问题,可以使用卡西斯基测试。原理是如果两个相同字母序列间距正好是密钥长度的倍数时,也可能产生相同的密文序列。寻找重复出现的字母序列,并求其长度的过程被称为卡西斯基试验,即Kasiski法。

Kasiski法在解密Vigenere密码时,利用的是多表体系的弱点:相同的明文字母组,在明文序列中间隔的字母数为d(d是密钥的长度)的倍数时,则明文字母组对应的密文字母组也必相同。反之则不一定,但相同的概率很大。如果将密文中相同字母组找出来,并对其间隔的距离进行研究,找出它们的最大公因子,则该因子是密钥长度的概率是较大的。

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