代换密码

代换密码

• 代换密码是将明文中的字符替换为其他字符的密码体质。
• 基本方法是：
  • 建立一个代换表，加密时将明文字符通过查表代换为对应的密文字符，代换表即密钥。
  • （代换表即影视题材中常见的密码本，密码本由机要员保管，有电报需要发送时先由机要员用密码本将情报代换成电报代码，发报员负责发报，发报员不知道发报的内容是什么。）
    

单表代换密码

1. 移位密码

• 首先建立英文字母与摸26的剩余之间的对应关系
  A B C D …… Z
  0 1 2 3 …… 25
• 定义:
  • 设P=C=K=Z={0,1,2,……,25},明文x密文y,对于整数k(0<=k<=25),定义：
    • 加密：y=e(x)=x+kmod26,
    • 解密：x=d(y)=y-kmod26,x,y属于Z

凯撒(Caesar)密码是k=3的移位密码
明文：A B C D …… W X Y Z
密文：D E F G …… Z A B C
明文M=china，密文C=FKLQD

M=game is over,k=9.
加密过程: g a m e i s  o   v  e r
         6 0 12 4 8 18 14 21 4 17
         6 0 12 4 8 18 14 21 4 17
         +9mod26
         ------------------------
         15 9 21 13 17 1 23 4 13 0
   密文C= p j  v  n  r b  x e n a

解密过程: p j  v  n  r  b x  e n a
         15 9 21 13 17 1 23 4 13 0
         15 9 21 13 17 1 23 4 13 0
         -9mod26
         ------------------------
         6 0 12 4 8 18 14 21 4 17
   密文C= g a m e i  s  o  v  e r

2. 单表代换密码

• 定义
  • 设P=C=K=Z={0,1,2,……,25},K是0,1,2,……,25的所有置换的集合，对置换π属于K

置换π为：π=(0  1  2 ……  25
            0' 1' 2' …… 25')
加密: y=e(x)=π(x),
解密: y=d(y)=π^-1(y).

• 密钥传递
  • 为方便使用，通常代换后结果还是26个英文字母。
    • 代换密钥可约定为当日的某份英文报纸的头版头条新闻（重复的字母只用一次）
• 优点
  • 不需要携带密码本，且可以设定每天更换一次密码，不容易破译。
  • 26个英文字母的代换密钥个数为26!>10^25,无法穷举破译。
• 攻击分析
  • 26个英文字母的代换密钥个数26！>10^25，无法穷举破译。
• 缺点
  • 相同明文字母对应密文字母相同，可用统计的方法攻击。