密码学1-2古典密码汇总.

古典密码汇总
古典密码是指在计算机技术出现之前使用的一种数据加密方式。

以下是一些常见的古典密码：
1. 凯撒密码：将明文中的每个字母按照字母表顺序向后移动固定的位置来生成密文。

2. 维吉尼亚密码：通过使用不同的密钥按字母表顺序对明文逐字母进行移位加密。

3. 单换密码：根据某种规则将明文中的每个字母替换为另一个字母来生成密文。

4. 多换密码：类似于单换密码，但使用多个替换规则来加密明文。

5. 栅栏密码：将明文按照一定长度分成多行，然后按行输出密文。

6. 简单替换密码：将明文中的每个字母替换为另一个字母或符号来生成密文。

7. 维因纳尔方阵密码：使用一个方阵将明文中的字母映射为密文中的其他字母。

8. 培根密码：将明文中的每个字母映射为5个二进制位，然后用A和B表示。

这只是一小部分古典密码，还有许多其他类型的古典密码存在。

由于古典密码的安全性相对较低，现代密码学已经发展出了更加复杂和安全的加密算法。

（ 声 明：非 标 准 答 案，仅 供 参 考 ）一、古典密码（1,2,4）字母 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 数字0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 111213141516171819 20 21 22 2324251. 设仿射变换的加密是E11,23(m)≡11m+23 (mod 26)，对明文“THE NATIONAL SECURITYAGENCY”加密，并使用解密变换D11,23(c)≡11-1(c-23) (mod 26) 验证你的加密结果。

解：明文用数字表示：M=[19 7 4 13 0 19 8 14 13 0 11 18 4 2 20 17 8 19 24 0 6 4 13 2 24] 密文 C= E11,23(M)≡11*M+23 (mod 26)=[24 22 15 10 23 24 7 21 10 23 14 13 15 19 9 2 7 24 1 23 11 15 10 19 1]=YWPKXYHVKXONPTJCHYBXLPKTB∵ 11*19 ≡1 mod 26 (说明：求模逆可采用第4章的“4.1.6 欧几里得算法”，或者直接穷举1~25)∴解密变换为D(c)≡19*(c-23)≡19c+5 (mod 26)对密文C进行解密：M’=D(C)≡19C+5 (mod 26)=[19 7 4 13 0 19 8 14 13 0 11 18 4 2 20 17 8 19 24 0 6 4 13 2 24]= THE NATIONAL SECURITY AGENCY2. 设由仿射变换对一个明文加密得到的密文为 edsgickxhuklzveqzvkxwkzukvcuh，又已知明文的前两个字符是“if”。

对该密文解密。

解：设解密变换为 m=D(c)≡a*c+b (mod 26)由题目可知密文 ed 解密后为 if，即有：D(e)=i ：8≡4a+b (mod 26) D(d)=f ：5≡3a+b (mod 26)由上述两式，可求得 a=3，b=22。

第2章 古典密码体制1．当k=5，b=3时，用仿射密码加密这些字符：WO SHI XUESHENG 解：加密公式：c=e(p)=5p+3(mod26)首先转化把这些字母转换成数字：22，14，18，7，8，23，20，4，18，7，4，13，6 然后加密;)26(mod 716231215232514171215219)26(mod 3333333333333613471842023871814225⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡+⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎢⎣⎡H Q X M P X Z O R M P V G 所以，加密后为：GV PMR OZXPMXQH 。

2．使用Vigenere 方案，给出密文：ZICVTWQNGRZGVTW A VZHCQYGLMGJ ，找出对应下列明文的密钥：W earediscoveredsaveyourself 。

解：明文：W e a r e d i s c o v e r e d s a v e y o u r s e l f 密文：Z ＩC ＶＴＷＱＮＧＲ ＺＧＶＴＷＡＶＺＨ ＣＱ ＹＧＬＭＧＪ 将字幕转化成数字，再计算。

结果密钥为：３ ４ ２ ４ １５ １９ ８ ２１ ４3．分析Vigenere 密码体制的安全性，并编程实现Vigenere 密码算法。

解：Vigenere 密码的强度在于对每个明文字母有多个密文字母对应，因此该字母的频率信息是模糊的。

实际上，维吉尼亚（Vigenere ）密码是一种多表加密算法，在密文的不同位置出现的字符通常不是以同样的方式加密的，但它是一种周期密码，如果两个同样的字符出现的间隔固定，并且为密钥长度的倍数，则它们将以同样的方法进行加密。

密码学基础知识【1】古典密码1、置换密码置换密码将明⽂中的字母顺序重新排列，但字母本⾝不变，由此形成密⽂。

换句话说，明⽂与密⽂所使⽤的字母相同，只是它们的排列顺序不同。

我们可以将明⽂按矩阵的⽅式逐⾏写出，然后再按列读出，并将它们排成⼀排作为密⽂，列的阶就是该算法的密钥。

在实际应⽤中，⼈们常常⽤某⼀单词作为密钥，按照单词中各字母在字母表中的出现顺序排序，⽤这个数字序列作为列的阶。

【例1】我们以coat作为密钥，则它们的出现顺序为2、3、1、4，对明⽂“attack postoffice”的加密过程见图1：图1 对明⽂“attack postoffice”的加密过程按照阶数由⼩到⼤，逐列读出各字母，所得密⽂为：t p o c a c s f t k t i a o f e.对于这种列变换类型的置换密码，密码分析很容易进⾏：将密⽂逐⾏排列在矩阵中，并依次改变⾏的位置，然后按列读出，就可得到有意义的明⽂。

为了提⾼它的安全性，可以按同样的⽅法执⾏多次置换。

例如对上述密⽂再执⾏⼀次置换，就可得到原明⽂的⼆次置换密⽂：o s t f t a t a p c k o c f i e还有⼀种置换密码采⽤周期性换位。

对于周期为r的置换密码，⾸先将明⽂分成若⼲组，每组含有r个元素，然后对每⼀组都按前述算法执⾏⼀次置换，最后得到密⽂。

【例2】⼀周期为4的换位密码，密钥及密⽂同上例，加密过程如图2：图2 周期性换位密码2、 替代密码单表替代密码对明⽂中的所有字母都⽤⼀个固定的明⽂字母表到密⽂字母表的映射。

换句话说，对于明⽂，相应的密⽂为=。

下⾯介绍⼏种简单的替代密码。

1. 加法密码在加法密码中，映射规则可表⽰为，其中k为密钥，加密算法就是。

例如，我们可以将英⽂的26个字母分别对应于整数0~25，则n=26，对应关系如表加法密码也称为移位密码，凯撒密码就是k=3的加法密码。

【例1】取密钥k=9，明⽂为“attackpostoffice”，则转换为密⽂的过程如下：⾸先将其转化为数字序列：0 19 19 0 2 10 15 14 18 19 14 5 5 8 2 4然后每个数值加9，并做模26运算，得到以下序列：9 2 2 9 11 19 24 23 1 2 23 14 14 17 11 13再将其转化为英⽂字母，可得密⽂：jccjltyxbcxoorln.2.乘法密码乘法密码的映射规则可表⽰为，其中k为密钥，加密算法就是。

密码学原理唯密文攻击分析古典密码26个英文字母在英文文字出现的不同频率◆最困难的分析条件◆通常需要用到英文字母的频率分析和反复猜测◆可分析单表和多表代换密码◆分析多字母代换比较困难（如Hill密码）仿射密码的密码分析仿射密码体制的数学描述对于密码体制的五元组（P, C, K, E, D）有•P=C=Z26•K={(a,b)∈Z26×Z26 : gcd(a,26)=1}•对任意的k=(a,b)∈K, x,y∈Z26，定义e k(x)=(ax+b)mod26d k(y)=a-1(y-b)mod26•gcd(a,26)=1意味着a和26互素•a-1是a关于模26乘法的逆分析目标：根据密文得到a和b的值。

分析方法：首先分析出现频率最高的字符，只需要猜中两个字母的代换，就能解出a 和b。

仿射密码分析举例得到仿射密码的密文如下FMXVEDKAPHEFRBNDKRXRSREFMORUDSDKDVSHVUFEDKAPRKDLYEVLRHHRH分析密文中每个字母的出现频数记录如下字母频数字母频数字母频数字母频数字母频数A2B1C0D7E5F4G0H5I,J0K5L2M2N1O1P2Q0R8S3T0U2V4W0X2Y1Z0以上密文中出现的最大频数的几个密文字母依次是R 、D 、E 、H 、K 、S 、F 、V 。

假设R 是e 的加密，D 是t 的加密即e k (4)=17,e k (19)=3，因为e k (x)=a x+b mod 26，得到方程组。

解方程组可知a =6,b =19，因为a 不满足与26互素的条件，因此猜测错误。

仿射密码分析举例a b mod a b mod ⎧⎨⎩4+=172619+=326仿射密码分析举例以上密文中出现的最大频数的几个密文字母依次是R、D、E、H、K、S、F、V。

再假设R 是e的加密，E是t 的加密，继续使用该方法得到a=13仍不满足与26互素的条件。

再假设H是t 的加密，得到a=8仍无效。

密码学原理唯密文攻击分析古典密码26个英文字母在英文文字出现的不同频率◆最困难的分析条件◆通常需要用到英文字母的频率分析和反复猜测◆可分析单表和多表代换密码◆分析多字母代换比较困难（如Hill密码）仿射密码的密码分析仿射密码体制的数学描述对于密码体制的五元组（P, C, K, E, D）有•P=C=Z26•K={(a,b)∈Z26×Z26 : gcd(a,26)=1}•对任意的k=(a,b)∈K, x,y∈Z26，定义e k(x)=(ax+b)mod26d k(y)=a-1(y-b)mod26•gcd(a,26)=1意味着a和26互素•a-1是a关于模26乘法的逆分析目标：根据密文得到a和b的值。

分析方法：首先分析出现频率最高的字符，只需要猜中两个字母的代换，就能解出a 和b。

仿射密码分析举例得到仿射密码的密文如下FMXVEDKAPHEFRBNDKRXRSREFMORUDSDKDVSHVUFEDKAPRKDLYEVLRHHRH分析密文中每个字母的出现频数记录如下字母频数字母频数字母频数字母频数字母频数A2B1C0D7E5F4G0H5I,J0K5L2M2N1O1P2Q0R8S3T0U2V4W0X2Y1Z0以上密文中出现的最大频数的几个密文字母依次是R 、D 、E 、H 、K 、S 、F 、V 。

假设R 是e 的加密，D 是t 的加密即e k (4)=17,e k (19)=3，因为e k (x)=a x+b mod 26，得到方程组。

解方程组可知a =6,b =19，因为a 不满足与26互素的条件，因此猜测错误。

仿射密码分析举例a b mod a b mod ⎧⎨⎩4+=172619+=326仿射密码分析举例以上密文中出现的最大频数的几个密文字母依次是R、D、E、H、K、S、F、V。

再假设R 是e的加密，E是t 的加密，继续使用该方法得到a=13仍不满足与26互素的条件。

再假设H是t 的加密，得到a=8仍无效。

古典密码学教学⼀.⽬录0x01.常见的古典密码1.凯撒密码2.栅栏密码3.猪圈密码4.埃特什码5.希尔密码6.培根密码7.QWE密码/键盘密码8.enigma密码9.摩斯密码10.跳舞的⼩⼈0x02.凯撒密码恺撒密码(恺撒加密、恺撒变换、变换加密)，是⼀种最简单且最⼴为⼈知的加密技术。

它是⼀种替换加密的技术，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，当偏移量是3的时候，所有的字母A将被替换成D，B变成E，以此类推。

代码实现，此处使⽤python来实现：plaincode= input("请输⼊明⽂：") for p in plaincode: if ord("a") <= ord(p) <= ord("z"): print(chr(ord("a")+(ord(p)-ord("a")+3)%26),end='') else: print(p,end='')0x03.栅栏密码①把将要传递的信息中的字母交替排成上下两⾏。

②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。

③例如：明⽂：THE LONGEST DAY MUST HAVE AN END加密：1、把将要传递的信息中的字母交替排成上下两⾏。

T E O G S D Y U T A E N NH L N E T A M S H V A E D2、密⽂：将下⾯⼀⾏字母排在上⾯⼀⾏的后边。

TEOGSDYUTAENN HLNETAMSHVAED解密：先将密⽂分为两⾏T E O G S D Y U T A E N NH 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明⽂：THE LONGEST DAY MUST HAVE AN ENDpython代码实现：`def encode():hang1 = []hang2 = []string = input('请输⼊要加密的字符串：')li = list(string) # 将字符串转换为列表# print(li)for i in range(0, len(li)): # 循环遍历列表长度if i % 2 == 0: # 模2取余hang1.append(li[i])# print(hang1)else:hang2.append(li[i])he = hang1 + hang2 # 列表连接print('加密成功，密⽂为：')# print(he)for i in he:print(i, end='') # 遍历输出he，end为空（不换⾏）def decode():hang1 = []hang2 = []string = input('请输⼊要解密的字符串：')li = list(string) # 将字符串转换为列表for i in range(0, len(li)): # 循环遍历列表长度if i % 2 == 0: # 模2取余hang1.append(li[i])else:hang2.append(li[i])he = hang1 + hang2 # 列表连接print('解密成功，明⽂为：')for i in he:print(i, end='') # 遍历输出he，end为空（不换⾏）if name == 'main':def start():print('*栅栏密码')print('请选择功能：1.加密 2.解密 3.退出')print('请输⼊数字以选择:')choose = input()if choose == '1': # 条件选择encode()elif choose == '2':decode()else:exit()start() # ⾸次⽅法调⽤while input('请输⼊是否继续(y/n):') == 'y': # 循环⽅法调⽤start()`0x03.猪圈密码猪圈密码（Pigpen cipher，亦称朱⾼密码、共济会密码）是⼀种以格⼦为基础的简单替代式密码。