凯撒密码也称凯撒移位,是最简单的加密方法之一,相传是古罗马恺撒大帝用来保护重要军情的加密系统,它是一种替代密码。
基本介绍
- 中文名:凯撒方阵
- 外文名:Kaiser matrix
- 加密公式:密文 = (明文 + 位移数) Mod 26
- 解密公式:明文 = (密文 - 位移数) Mod 26
公式
加密公式
密文 = (明文 + 位移数) Mod 26
解密公式
明文 = (密文 - 位移数) Mod 26
套用
以《数字城堡》中的一组密码为例:
HL FKZC VD LDS
只需把每个字母都按字母表中的顺序依次后移一个字母即可——A变成B,B就成了C,依此类推。因此明文为:
IM GLAD WE MET
英文字母的移位以移25位为一个循环,移26位等于没有移位。所以可以用穷举法列出所有可能的组合。
例如:phhw ph diwhu wkh wrjd sduwb
利用电脑可以方便地列出所有组合,然后从中选出有意义的话
可知明文为:meet me after the toga party
其他特例
The Rail-Fence Cipher
也称栅栏易位(Columnar Transposition),即把将要传递的信息中的字母交替排成上下两行,再将下面一行字母排在上面一行的后边,从而形成一段密码。栅栏密码是一种置换密码。
例如密文:TEOGSDYUTAENNHLNETAMSHVAED
解密过程:先将密文分为两行
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
再按上下上下的顺序组合成一句话
THE LONGEST DAY MUST HAVE AN END.
.............................................................
加密时不一定非用两栏,还是举《数字城堡》中的一个例子,密文为:
PFEE SESN RETM MFHA IRWE OOIG MEEN NRMA ENET SHAS DCNS IIAA IEER BRNK FBLE LODI
去掉空格:PFEESESNRETMMFHAIRWEOOIGMEENNRMAENETSHASDCNSIIAAIEERBRNKFBLELODI
共64个字元,以8个字元为一栏,排列成8*8的方阵(凯撒方阵):
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
从上向下竖着读:PRIMEDIFFERENCEBETWEENELEMENTSRESMONSIBLEFORHIROSHIMAANDNAGASAKI
插入空格:PRIME DIFFERENCE BETWEEN ELEMENTS RESMONSIBLE FOR HIROSHIMA AND NAGASAKI (广岛和长崎的核子弹轰炸的最主要区别)
Vigenère Cipher
由于频率分析法可以有效的破解单表替换密码,法国密码学家维吉尼亚于1586年提出一种多表替换密码,即维吉尼亚密码,也称维热纳尔密码。维吉尼亚密码引入了“密钥”的概念,即根据密钥来决定用哪一行的密表来进行替换,以此来对抗字频统计。
加密算法:例如密钥的字母为[d],明文对应的字母[b]。根据字母表的顺序[d]=4,[b]=2,那幺密文就是[d]+[b]-1=4+2-1=5=[e],因此加密的结果为[e]。解密即做此逆运算。
加密公式:密文 = (明文 + 密钥) Mod 26 - 1
解密公式:明文 = [26 + (密文 - 密钥)] Mod 26 + 1
也可以用查表法来进行加密:例如密钥的字母为[d],明文对应的字母[b],在下图的表格第一行找到字母"d"(深蓝色),再在左边第一列找到字母"b"(绿色),两个字母的交叉点(b行d列)就是字母"E",所以对应的密文字母为[e]。
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
假如对如下明文加密:
to be or not to be that is the question
当选定“have”作为密钥时,加密过程是:密钥第一个字母为[h],明文第一个为[t],因此可以找到在h行t列中的字母[a],依此类推,得出对应关係如下:
密钥:ha ve ha veh av eh aveh av eha vehaveha
明文:to be or not to be that is the question
密文:ao wi vr isa tj fl tcea in xoe lylsomvn