[CTF]柵欄密碼學習
即把將要傳遞的信息中的字母交替排成上下兩行，再將下面一行字母排在上面一行的后邊，從而形成一段密碼。柵欄密碼是一種置換密碼。
例如密文：TEOGSDYUTAENNHLNETAMSHVAED
解密過程：先將密文分為兩行
T E O G S D Y U T A E N N
H L N E T A M S H V A E D
再按上下上下的順序組合成一句話
THE LONGEST DAY MUST HAVE AN END.
加深的
密文為：
PFEE SESN RETM MFHA IRWE OOIG MEEN NRMA ENET SHAS DCNS IIAA IEER BRNK FBLE LODI
去掉空格：PFEESESNRETMMFHAIRWEOOIGMEENNRMAENETSHASDCNSIIAAIEERBRNKFBLELODI
共64個字符，以8個字符為一欄，排列成8*8的方陣(凱撒方陣)：
P F E E S E S N
R E T M M F H A
I R W E O O I G
M E E N N R M A
E N E T S H A S
D C N S I I A A
I E E R B R N K
F B L E L O D I
從上向下豎着讀：PRIMEDIFFERENCEBETWEENELEMENTSRESMONSIBLEFORHIROSHIMAANDNAGASAKI
插入空格：PRIME DIFFERENCE BETWEEN ELEMENTS RESMONSIBLE FOR HIROSHIMA AND NAGASAKI
經典加密技術實例
經典加密主要采用了兩種加密技術：替代技術和置換技術。
（1）替代技術
替代技術是將明文中的每個元素（字母、比特、比特組合或字母組合）映射為另一個元素的技術。明文的元素被其他元素所代替而形成密文。在經典加密技術中使用的元素一般為字母或數字。下面給出經典加密中幾種有代表性的替代技術。
1）凱撒密碼
凱撒密碼是最早使用的替代密碼。
定義1 凱撒密碼將字母表視為一個循環的表，把明文中的字母用表中該字母后面第3個字母進行替代。凱撤密碼的明文字母和密文字母的對應關系如下：
明文字母：a b c d e f g h I j k l m n o p q r s t u v w x y z
密文字母：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC
若讓每個字母對應一個數值（a=0，b=1，……，z=25），則該算法可以表示為：
。
定義2 將1算法一般化，即密文字母與明文字母的偏移可以是任意值，形成了所謂的移位密碼，其算法可以表示為：
k就是加密算法的密鑰，可以在1到25之間取值。解密算法可以表示為：
。
由於k的取值范圍的限制，凱撒密碼的密鑰空間很小，難以抵御強行攻擊密碼分析。攻擊者最多嘗試25次，就一定能夠破譯密碼。
2）單字母替代密碼
為了加大凱撒密碼的密鑰空間，可以采用單字母替代密碼。單字母替代密碼是將密文字母的順序打亂后與圖文字母對應。
明文字母：a b c d e f g h I j k l m n o p q r s t u v w x y z
密文字母：OGR F C Y S A L X U B Z Q T W D V E H J M K P N I
此時的密鑰空間大小為26！，約為4×1026。即使每微秒試一個密鑰，也需要花費約1010年才能窮舉所有的密鑰。因此，強行攻擊法不太適合。
3）Vigenere密碼
Vigenere密碼利用一個凱撤方陣來修正密文中字母的頻率。在明文中不同地方出現的同一字母在密文中一般用不同的字母替代。
凱撒方陣的形式為：
A B C D E F G … Y Z
B C D E F G H … Z A
C D E F G H I … A B
D E F G H I J … B C
…
Z A B C D E F … X Y
加密時，使用一個通信雙方所共享的密鑰字母串（如：HAPPYTIME），將密鑰字母串重復書寫在明文字母的上方。對要加密的明文字母找到上方的密鑰字母，然后比一下以確定凱撒方陣的某一行〔以該密鑰字母開頭的行〕。最后利用該行的字母表，使用凱撒密碼的加密方法進行替代：
例如：
密鑰： H A P P Y T I E H A P P Y T I M
明文： p l e a s e s e n d t h e d a t a
明文中的第一個e用凱撒方陣中的P行（PQRSTU…O）進行加密，因此被T替代；第二個e用方陣中的T行（TUVWX…S）進行加密，因此被X替代。
即使只選擇凱撒方陣中的任意m行，Vigenere密碼的密鑰字的長度將是26m，窮舉密鑰空間將需要很長時間，例如m=5，密鑰空間超過11000000，已經足以阻止手工窮舉密鑰搜索。在Vigenere密碼中，一個字母能夠映射成m個可能字母中的一個，這樣的密碼體制稱為多表密碼體制，一般情況下對多表密碼體制的密碼分析比單表困難。
（2）置換技術
置換是在不丟失信息的前提下對明文中的元素進行重新排列。
1）矩形轉置密碼
將明文寫成矩形結構，然后通過控制其輸出方向和輸出順序來獲得密文。例如，明文please send the data在不同輸出順序下的密文如下圖所示。矩形方陣上方的數字和字母串為代表輸出順序的密鑰，字母串按字母順序輸出（AEFRT）。
輸 出 順 序
1 2 3 4 5
p 1 e a s
e s e n
d t h e
d a t a
輸 入 方 向
輸 出 順 序
3 5 1 4 2
p 1 e a s
e s e n
d t h e
d a t a
輸 入 方 向
輸 出 順 序
A F T E R
p 1 e a s
e s e n
d t h e
d a t a
輸 入 方 向
密文：ped l destaaehtsnea
密文：estasneaped eahtl d
密文：ped aehtl dsneaesta
圖 矩形轉置密碼加密示意圖
2）圖形轉置密碼
一個三角形轉置密碼的例子如下圖所示
e
h a v
h a r r y
o k s d o e s
h o w m a n y b o
輸 入 方 向
輸出方向
明文：how many books dose harry have
密文：OSYVEBERAYORHNDAASHMKWOOH
圖 三角形轉置密碼加密示意圖
http://www.sdpc.edu.cn/jpkc/wlaq/szal/aqslfx/sl7.htm