古典密码之多表代换加密

Question

如题所述

Answer 1

古典密码之多表代换加密

多表替换加密方法通过改变字母在密文中出现的频率，使得常规频率分析失效。解密通常需要找到算法的弱点。以下是几种常用的多表代换加密方法。

Playfair加密：由查尔斯·惠斯通于1854年发明，其算法将两个字母替换成一个新字母对。以"playfair example"作为密钥，"Hide the gold in the tree stump"为明文，加密后得到新的密文。

Polybius密码：一种将明文转换为数字对的加密方法。常用密码表用于数字到字母的转换。例如，"HELLO"加密后变为"23 15 31 31 34"。另一种密码表的字母顺序被打乱。

ADFGX密码：由德军在1918年发明，结合了Polybius密码和置换密码，使用字母A、D、F、G、X作为密钥字母，加密后的文本如"HELLO"变为"DD XF AG AG DF"。

Vigenere密码：使用一系列凯撒密码生成密钥字母表的加密算法，属于多表密码的简单形式。以"comegreatwall"为明文，"cryptocryptoc"为密钥，使用密码表得到加密后的密文。

破译多表密码的关键在于字母频率分析，但Vigenere密码中一个字母可以加密为多个密文，因此直接频率分析无效。破译Vigenere密码需要密钥长度，可以使用卡西斯基试验和弗里德曼试验获取。明文中重复的元素在密文中可能重复出现，通过这些重复元素推断密钥长度，进而破解密码。

Nihilist密码：使用明文与关键字生成密文，例如使用"hello world"作为关键字构造棋盘矩阵进行加密。

Hill密码：使用字母顺序对应的数字矩阵进行加密，通过与一个n×n矩阵相乘得到密文。加密矩阵必须可逆，即行列式的模26互质。

以ISCC 2015 base decrypt 150为例，密文为"22,09,00,12,03,01,10,03,04,08,01,17"（"wjamdbkdeibr"），使用矩阵"1 2 3 4 5 6 7 8 10"进行解密。结果为"overthehillx"。

Autokey Cipher：自动密钥密码生成密钥，通常比维吉尼亚密码更安全。关键词自动密钥密码和原文自动密钥密码是其两种形式。

多表代换加密方法在历史中被广泛应用，理解其原理有助于在现代密码学中识别和防御潜在的攻击。