代換密碼

• 代換密碼是將明文中的字符替換為其他字符的密碼體質。
• 基本方法是：
  • 建立一個代換表，加密時將明文字符通過查表代換為對應的密文字符，代換表即密鑰。
  • （代換表即影視題材中常見的密碼本，密碼本由機要員保管，有電報需要發送時先由機要員用密碼本將情報代換成電報代碼，發報員負責發報，發報員不知道發報的內容是什么。）
    

單表代換密碼

1. 移位密碼

• 首先建立英文字母與摸26的剩余之間的對應關系
  A B C D …… Z
  0 1 2 3 …… 25
• 定義:
  • 設P=C=K=Z={0,1,2,……,25},明文x密文y,對於整數k(0<=k<=25),定義：
    • 加密：y=e(x)=x+kmod26,
    • 解密：x=d(y)=y-kmod26,x,y屬於Z

凱撒(Caesar)密碼是k=3的移位密碼
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.
加密過程: 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

解密過程: 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. 單表代換密碼

• 定義
  • 設P=C=K=Z={0,1,2,……,25},K是0,1,2,……,25的所有置換的集合，對置換π屬於K

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

• 密鑰傳遞
  • 為方便使用，通常代換后結果還是26個英文字母。
    • 代換密鑰可約定為當日的某份英文報紙的頭版頭條新聞（重復的字母只用一次）
• 優點
  • 不需要攜帶密碼本，且可以設定每天更換一次密碼，不容易破譯。
  • 26個英文字母的代換密鑰個數為26!>10^25,無法窮舉破譯。
• 攻擊分析
  • 26個英文字母的代換密鑰個數26！>10^25，無法窮舉破譯。
• 缺點
  • 相同明文字母對應密文字母相同，可用統計的方法攻擊。