本帖最后由 言新 于 2009-4-29 16:36 編輯
【密碼學】密碼知識簡略集合
首先,我們先簡單的介紹下密碼術到底是什么東西.
密碼術，Cryprography，其實是從希臘詞Kryptos派生而來。它是一種為了使信息無法被外人理解，而對信息進行加密的技術。密碼術通常分為兩種，那就是易位和替換。在福爾摩斯先生的案件中,有許多設計到了密碼術,另人印象最為深刻的估計就是那"跳舞的小人"一篇了.密碼其實就是兩人或幾人憑借特定的KEY而流傳的密文,這些東西之所以被加密,也就是為了不讓別人看懂.但是,密碼術密文也并不是完全的保障,只要有破譯出了KEY,那內容就很顯而易見了.在戰爭中,最古老的密碼就是"摩士密碼",成為了軍方交流秘密軍情的特定密碼.現在我們先不談"摩士密碼".先談談簡單易位的柵欄密碼.
說道易位,那古老的柵欄密碼就不得不說了.所謂柵欄密碼，就是把要加密的明文分成N個一組，然后把每組的第i個字連起來，形成一段無規律的話。
一般比較常見的是2欄的棚欄密碼。
比如明文：THERE IS A CIPHER
去掉空格后變為：THEREISACIPHER
兩個一組，得到：TH ER EI SA CI PH ER
先取出第一個字母：TEESCPE
再取出第二個字母：HRIAIHR
連在一起就是：TEESCPEHRIAIHR
這樣就得到我們需要的密碼了！
而解密的時候，我們先吧密文從中間分開，變為兩行：
T E E S C P E
H R I A I H R
再按上下上下的順序組合起來：
THEREISACIPHER
分出空格，就可以得到原文了：
THERE IS A CIPHER
但是有些人就偏不把密碼作出2欄，比如：
明文：THERE IS A CIPHER
七個一組：THEREIS ACIPHER
抽取字母：TA HC EI RP EH IE SR
組合得到密碼：TAHCEIRPEHIESR
那么這時候就無法再按照2欄的方法來解了...
不過棚欄密碼本身有一個潛規則，就是組成棚欄的字母一般不會太多。（一般不超過30個，也就是一、兩句話）
這樣，我們可以通過分析密碼的字母數來解出密碼...
比如：TAHCEIRPEHIESR
一共有14個字母，可能是2欄或者7欄...
嘗試2欄...失敗
嘗試7欄...成功
然而當棚欄和拼音相結合后，誕生出一種令人痛恨的新思路...
比如在正道學院網絡版的開篇flash中出現過這樣一個棚欄：
QGBKSYSHJIEUEIIIIAN
總共19個字母～貌似不符合棚欄的規則...其實是因為出現了一個叫做捆綁的冬冬：
Q G B K S Y SH J
I E U E I I I IAN
看到了嗎？上面是聲母，下面是韻母...
聲母中的sh和韻母中的ian都是被作者當為一個字符使用...
下面介紹的則是傳說中的"愷撒密碼".“愷撒密碼”據傳是古羅馬愷撒大帝用來保護重要軍情的加密系統。
它是一種置換密碼，通過將字母按順序推后起3位起到加密作用，如將字母A換作字母D，將字母B換作字母E。據說愷撒是率先使用加密函的古代將領之一，因此這種加密方法被稱為愷撒密碼。
假如有這樣一條指令：
明文（小寫）：ji xiao jing
用愷撒密碼加密后就成為：
密文（大寫）：ML ALDR MLQJ
如果這份指令被敵方截獲，也將不會泄密，因為字面上看不出任何意義。
這種加密方法還可以依據移位的不同產生新的變化，如將每個字母左19位，就產生這樣一個明密對照表：
明文: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:T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S
在這個加密表下，明文與密文的對照關系就變成：
明文：bai du
密文：UTB WN
很明顯，這種密碼的密度是很低的，只需簡單地統計字頻就可以破譯。于是人們在單一愷撒密碼的基礎上擴展出多表密碼，稱為“維吉尼亞”密碼。它是由16世紀法國亨利三世王朝的布萊瑟·維吉尼亞發明的，其特點是將26個愷撒密表合成一個，見下表：
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
A 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
B 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 A CC D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B
D D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C E E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D F F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E G G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F H H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G I I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H J J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I K K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J L L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K M M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L N N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M O O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N P P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O Q Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P R R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q S S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R T T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S U U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T V V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U
W W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V X X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W Y Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Z Z 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
維吉尼亞密碼引入了“密鑰”的概念，即根據密鑰來決定用哪一行的密表來進行替換，以此來對抗字頻統計。假如以上面第一行代表明文字母，左面第一列代表密鑰字母，對如下明文加密：
TO BE OR NOT TO BE THAT IS THE QUESTION
當選定RELATIONS作為密鑰時，加密過程是：明文一個字母為T，第一個密鑰字母為R，因此可以找到在R行中代替T的為K，依此類推，得出對應關系如下：
密鑰:RELAT IONSR ELATI ONSRE LATIO NSREL
明文:TOBEO RNOTT OBETH ATIST HEQUE STION
密文:KSMEH ZBBLK SMEMP OGAJX SEJCS FLZSY
歷史上以維吉尼亞密表為基礎又演變出很多種加密方法，其基本元素無非是密表與密鑰，并一直沿用到二戰以后的初級電子密碼機上.
在上面的"愷撒密碼"中我們有提到"維吉尼亞密碼",那我們就簡單的介紹下什么是"維吉尼亞密碼".
人們在單一愷撒密碼的基礎上擴展出多表密碼，稱為“維吉尼亞”密碼。它是由16世紀法國亨利三世王朝的布萊瑟·維吉尼亞發明的，其特點是將26個愷撒密表合成一個，見下表：
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
A 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
B 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 A
C C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B
D D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C
E E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D
F F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E
G G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F
H H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G
I I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H
J J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I
K K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J
L L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K
M M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L
N N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M
O O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N
P P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O
Q Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P
R R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q
S S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R
T T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S
U U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T
V V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U
W W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V
X X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W
Y Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X
Z Z 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
維吉尼亞密碼引入了“密鑰”的概念，即根據密鑰來決定用哪一行的密表來進行替換，以此來對抗字頻統計。假如以上面第一行代表明文字母，左面第一列代表密鑰字母，對如下明文加密：
TO BE OR NOT TO BE THAT IS THE QUESTION
當選定RELATIONS作為密鑰時，加密過程是：明文一個字母為T，第一個密鑰字母為R，因此可以找到在R行中代替T的為K，依此類推，得出對應關系如下：
密鑰:RELAT IONSR ELATI ONSRE LATIO NSREL
明文:TOBEO RNOTT OBETH ATIST HEQUE STION
密文:KSMEH ZBBLK SMEMP OGAJX SEJCS FLZSY
歷史上以維吉尼亞密表為基礎又演變出很多種加密方法,其基本元素無非是密表與密鑰，并一直沿用到二戰以后的初級電子密碼機上。
隨著時間的演進,人們越來越感覺"愷撒密碼"其實不怎么安全.因為"愷撒密碼"維熱納爾方陣KEY只有可憐的25種，人們只需檢查這25種可能性即可破解。為了使密碼有更高的安全性，單字母替換密碼就出現了。 只需重排密碼表二十六個字母的順序，密鑰就會增加到四千億億億多種，那么就能有效的防止敵人用篩選的方法檢驗所有的密鑰，如:
明碼表 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
密碼表 Q W E R T Y U I O P A S D F G H J K L Z X C V B N M
明文 F O R E S T
密文 Y G K T L Z
這種密碼持續使用幾個世紀，直到阿拉伯人發明了密碼破解術......
阿拉伯人的破譯方法是頻率分析法，下面先說說各字母在英語文章中出現的頻率（百分比）A:8.2 B:1.5 C:2.8 D:4.2 E:12.7 F:2.2 G:2.0 H:6.1 I:7.0 J:0.2 K:0.8 L:4.0 M:2.4 N:6.7 O:7.5 P:1.9 Q:0.1 R:6.0 S:6.3 T:9.1 U:2.8 V:1.0 W:2.4 X:0.2 Y:0.2 Z:0.1
當然，這只是個概數，不會與每篇文章的字母出現頻率完全一樣，通常越短的信息的字母頻率與上面的相比就越不相符，越短的信息也就越難破解了。如:John,a jazzist,will go to Japan in June to join a jazz party.其中，J的百分比是12.8，而E的百分比是0，對其進行頻率分析就毫無意義。又如:又如：UOCT XH.
若明碼表 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
密碼表 Q W E R T Y U I O P A S D F G H J K L Z X C V B N M
則它被翻譯為GIVE UP.
但若明碼表 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
密碼表 Q W U E T R Y I X P A S C H O M D F G J K L Z V B N
則它被翻譯為COME IN.
究竟那個是真的，不得而知。但當它放進一篇文章里，就可從前后推知它應怎樣翻譯了。
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