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密码学科普:那些不可思议的古典密码学

作者: 时间:2021-04-01 点击数:0


密码学(Cryptography),是一门将信息进行加密处理与传递,以及分析加密信息的学科。根据以 RSA 为代表的公钥加密体系的出现,可以将密码学的发展过程分为古典密码学与现代密码学两部分。古典密码学以「置换法」与「替换法」为基础,多应用于军事与情报领域;现代密码学则建立在数学、计算机与通信科学的基础上,除了加密信息之外,数字签名、数据完整性、身份认证等也是现代密码学的研究课题。

古典密码学(Classic cryptography)现代密码学(Modern cryptography)的主要差别在于计算机的使用,一般来说,古典密码学是基于字符的,而现代密码学是基于二进制位的。

密码学的概念与人们平时登录网站、使用银行账户的「密码」并不相同。这些用于身份认证的「密码」,更准确的翻译是通行词(password),它是现代密码学的诸多应用之一。

一般来说,古典密码学主要包括两类,即替换置换

置换法依照一定的规则,改变原始信息中的字母排列顺序;替换法将原始信息中的字母按照一定的规则替换成其他字母。置换法与替换法的安全性较差,古阿拉伯的学者们开创了破译加密信息的科学 — — 密码分析学,通过频率分析的方法破解替换式加密法。

代换:代换密码是将明文中的字符替代成其他字符,即替代转换,若整个加密过程中每个字符采用同一张表替代,则为单表代换密码,类似的,若整个加密过程中每个字符采用不同的表替代,则为多表代换密码,典型的单表代换密码有凯撒密码、培根密码等,多表代换密码有维吉尼亚密码等。


凯撒密码

凯撒密码(Caesar cipher)就是将明文中的所有字母都在字母表上向后(或向前)按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。例如,当偏移量为3时,所有的字母A将被替换成D,B变成E,以此类推。

培根密码

培根密码加密时,明文中的每个字母都会转换成一组5个英文字母。其转换依靠下表:

除了上表用来加密小写明文外,还有一张用来加密大写明文的表:

维吉尼亚密码


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,这一表格包括了26行字母表,每一行都由前一行向左偏移1位得到。行为明文行,列为密钥列,密文位于表格内。

置换:置换密码是将明文中的字母重新排列,字母本身不变,但其位置改变,即位置转换,典型的有栅栏密码等。


栅栏密码

栅栏密码(Rail fence cipher),又称篱笆密码,就是把要加密的明文分成n个一组,然后把每组的第一个字连起来,紧接着把每组的第二个字连起来,以此类推,形成一段无规律的话。


文章来源:CryptoYC Labs,作者Silas.

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