愷撒加密

愷撒加密

在密碼學中,愷撒密碼是一種最簡單且最廣為人知的加密技術。它是一種替換加密的技術,明文中的所有字母都在字母表上向後(或向前)按照一個固定數目進行偏移後被替換成密文。例,當偏移量是3的時候,所有的字母A將被替換成D,B變成E,以此類推。這個加密方法是以愷撒的名字命名的,當年愷撒曾用此方法與其將軍們進行聯繫。 愷撒密碼通常被作為其他更複雜的加密方法中的一個步驟。愷撒密碼還在現代的ROT13系統中被套用。但是和所有的利用字母表進行替換的加密技術一樣,愷撒密碼非常容易被破解,而且在實際套用中也無法保證通信安全。

愷撒加密

“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。它是一種替代密碼,通過將字母按順序推後起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:

RETURN TO ROME

用愷撒密碼加密後就成為:

UHWXUQ WR URPH

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: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: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係就變成:

明文:THE FAULT, DEAR BRUTUS, LIES NOT IN OUR STARS BUT IN OURSELVES.

密文:MAX YTNEM, WXTK UKNMNL, EBXL GHM BG HNK LMTKL UNM BG HNKLXEOXL.

加密方式

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。於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:

原: 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

以下如此類推。

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,得出對應關係如下:

密鑰:RELAT IONSR ELATI ONSRE LATIO NSREL

明文:TOBEO RNOTT OBETH ATIST HEQUE STION

密文:KSMEH ZBBLK SMEMP OGAJX SEJCS FLZSY

總結

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,並一直沿用到二戰以後的初級電子密碼機上。

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