现代密码学:原理与协议_简述密码学发展的三个阶段「建议收藏」

目录

置换密码/换位密码

列置换

周期置换

代换密码

单表代换密码

多表代换密码

参考

置换密码/换位密码

        置换密码（Permutation Cipher)又叫换位密码（Transposi-tionCipher)，它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。
    最常见的置换密码有两种：

• 列置换密码（明文P遵照密钥的规程按列换位并且按列读出序列得到密文C）；
• 周期置换密码（将明文P按固定长度m分组，然后对每组按1，2…，m的某个置换重排位置从而得到密文C）。

列置换

加密过程

1. 将明文P以设定的固定分组宽度m按行写出，即每行有m个字符。若明文长度不是m的整数倍，则不足部分用双方约定的方式填充，如双方约定用空格代替空缺处字符，不妨设最后得字符矩阵；
2. 按1，2…，m的某一置换交换列的位置次序得字符矩阵；
3. 把矩阵按列1,2…，n的顺序依次读出得密文序列C。

举例

2022年北京冬季奥运会，英文为”The XXIV Olympic Winter Games“，假定m为5，发送时没有空格，

1列内容换到4，4列内容换到3，3列内容换到1，2、5列互换。

明文：TheXXIVOlympicWinterGames

密文：eOitmXyWrsXlceeTImiGhVpna

加密密钥：

解密过程

1.   将密文C按与加密过程相同的分组宽度m按列写得到字符矩阵。
2.   按加密过程用的置换的逆置换交换列的位置次序得字符矩阵。
3.   把矩阵按1，2，…，m行的顺序依次读出得明文P。

 解密密钥：

周期置换

        周期置换密码是将明文串P按固定长度m进行分组，然后对每组中的子串按1，2…，m的某个置换重排位置从而得到密文C。其中密钥包含分组长度信息。解密时同样对密文C按长度m分组，并按口的逆置换把每组子串重新排列位置从而得到明文P。

举例

加密“State Key Laboratory of Networking and Switching”，不含空格，m为6。加密密钥=（15623）

明文分7组，每组6个：
    (StateK)(eyLabo)(ratory)(ofNetw)(orking)(andSwi)(tching)

加密变换：
    (akttSe)(Loyaeb)(tyaorr)(Nwfeot)(kgrion)(dinSaw)(hgcitn)

最终密文：
    akttSeLoyaebtyaorrNwfeotkgriondinSawhgcitn

由加密密钥易知解密密钥：=（13265），解密易实现，请读者自行尝试。

代换密码

    所谓代换，就是将明文中的一个字母由其它字母、数字或符号替代的一种方法。
    代换密码是指建立一个代换表，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。这样的代换表，通常称为密钥。

单表代换密码

对明文消息中出现的同一个字母，在加密时都使用同一固定的字母来代换，不管它出现在什么地方。如凯撒、仿射等。

举例

凯撒密码

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（密钥n）进行偏移后被替换成密文。

加解密方法如下：

当密钥n是3时：

明文字母表：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ。

密文字母表：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC。

加密过程如下：

明文：THE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG ；

密文：WKH TXLFN EURZQ IRA MXPSV RYHU WKH ODCB GRJ。

解密逆过程即可，可以自己写个小程序，输入明文/密文、密钥，得到结果，当然，也有在线工具箱。

找的在线加解密工具箱，网址在参考部分

多表代换密码

明文消息中出现的同一个字母，在加密时不是完全被同一固定的字母代换，而是根据其出现的位置次序，用不同的字母代换。多表代换密码是利用多个单表代替密码构成的密码体制，它在对明文进行加密的过程中依照密钥轮流使用多个单表代替密码。如维吉利亚、Playfair、转轮等。

举例

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，属于多表密码的一种简单形式。

假设明文为：

ATTACKATDAWN

选择某一关键词并重复而得到密钥，如关键词为LEMON时，密钥为：

LEMONLEMONLE

对于明文的第一个字母A，对应密钥的第一个字母L，于是使用表格中L行字母表进行加密，得到密文第一个字母L。类似地，明文第二个字母T，在表格中使用对应的E行进行加密，得到密文第二个字母X。以此类推，即：

明文：ATTACKATDAWN

密钥：LEMONLEMONLE

密文：LXFOPVEFRNHR

 解密过程相反

参考

加解密在线工具-一个工具箱

千千秀字-维吉尼亚加解密

更多内容查看：网络安全-自学笔记

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