單表代換密碼是多少

㈠ 換位密碼的舉例

舉例：周期為e的換位將明文字母劃分。

換位密碼就是一種早期的加密方法，與明文的字母保持相同，區別是順序被打亂了。

古典密碼：

從遠古到1949年香農發表《保密系統的通信理論》，這期間人類所使用的密碼均稱為古典密碼，本文主要介紹三種古典密碼，分別為置換密碼，代換密碼和輪換密碼。

置換密碼（又稱為換位密碼）：

是指明文中各字元的位置次序重新排列得到密文的一種密碼體制。

特點:保持明=文中所有的字元不變，只是利用置換打亂明文字元的位置和次序。

置換定義：有限集X上的運算σ：X→X，σ是一個雙射函數，那麼稱σ為一個置換。

即任意x∈X,存在唯一的x』∈X，使得σ(x)=x』。

解密的時候會用到逆置換σ』,即任意x』∈X,存在唯一的x∈X，使得σ』(x』)=x且滿足σσ』=I。

對置換有了一個基本的認識之後我們來談一下置換密碼，置換密碼有兩種，一種為列置換密碼，一種為周期置換密碼。

列置換密碼：

列置換密碼，顧名思義，按列換位並且按列讀出明文序列得到密文，具體加密步驟如下：

將明文p以固定分組長度m按行寫出nxm階矩陣（若不m倍數，空餘部分空格補充）。

按（1,2,3…m）的置換σ交換列的位置,σ為密鑰。

把新得到的矩陣按列的順序依次讀出得到密文c。

解密過程如下：

將密文c以固定的長度n按列寫成nxm階矩陣。

按逆矩陣σ』交換列的位置。

把矩陣按著行依次讀出為明文。

周期置換：

周期變換密碼是將明文P按固定長度m分組，然後對每組的字元串按置換σ重新排列位置從而得到密文。

周期排列與列排列思想是一致的，只不過列排列是以矩陣的形式整列換位置，而周期是在分組以後對每組分別變換。懂得列排列就可以很容易地理解周期排列。

代換密碼（又稱為替代密碼）：

就是講明文中的每個字元替代成密文中的另一個字元，替代後的各個字母保持原來的位置，在對密文進行逆替換就可以恢復出明文。

代換密碼有分為單表代換密碼和多表代換密碼。

單表代換密碼我們分別介紹凱撒密碼和仿射密碼。

凱撒密碼：

凱撒密碼依據凱撒密碼代換表對26個英文字母進行替換。

㈡ 3，古典密碼體制中代換密碼有哪幾種，各有什麼特點

在古典密碼學中，有四種類型的代替密碼：
①簡單代替密碼（或單表代替密碼），它將明文字母表中的每個字母用密文字母表中的相應字母來代替，明密文表字母存在惟一的一一對應關系，然後通過明密文對照表來進行加解密，容易受到頻率統計分析攻擊，例如：愷撒密碼、仿射密碼等。
②多名碼代替密碼，將明文中的每個字母按一定規律映射到一系列密文字母，這一系列密文字母稱為同音字母，它的密文的相關分布會接近於平的，能夠較好挫敗頻率分析，較簡單代替密碼難破譯。
③多字母代替密碼，通過一次加密一組字母來使密碼分析更加困難，例如Playfair密碼。多表代替密碼，使用從明文字母到密文字母的多個映射，每個映射像簡單代替密碼中的一一對應，比簡單代替密碼更安全一些，例如，維吉尼亞密碼等。

㈢ 國家開放大學大專信息技術與管理2018考試題

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【單項選擇】1 、( )指的是把消息明文轉換為密文的過程。

A、 加密

B、 解密

C、 代換

D、 置換

參考答案：A

【單項選擇】2 、發送方和接收方共享相同的密鑰，這種加密方式是（ ） 。

A、 非對稱加密

B、 對稱加密

C、 公開加密

D、 公鑰密碼

參考答案：B

【單項選擇】3 、使用凱撒密碼加密明文，每個字母用他之後的第3個字母替代，則密文khoor解密後的明文是（ ）。

A、 happy

B、 ifmmp

C、 nkrro

D、 hello

參考答案：D

【單項選擇】4 、使用凱撒密碼加密明文apple後的密文是（ ）。

A、 apple

B、 crrng

C、 dssoh

D、 ynnjc

參考答案：C

【單項選擇】5 、我國古代的藏頭詩可看作是古典密碼中的（ ）密碼。

A、 代換

B、 置換

C、 仿射

D、 移位

參考答案：B

【單項選擇】6 、單表代換密碼允許26個字母（ ）。

A、 任意代換

B、 按字母表順序依次代換

C、 按字母表順序的逆序依次代換

D、 只能選其中幾個字母代換

參考答案：A

【單項選擇】7 、Playfair代碼是一種（ ）密碼。

A、 多表代換

B、 單表代換

C、 移位密碼

D、 仿射密碼

參考答案：A

【單項選擇】8 、轉子機中的每一個圓筒實際上定義了一個（ ）。

A、 多表代換

B、 單表代換

C、 移位運算

D、 置換運算

參考答案：B

㈣ 替代密碼的替代密碼的分類

根據密碼演算法加解密時使用替換表多少的不同，替代密碼又可分為單表替代密碼和多表替代密碼。
單表替代密碼的密碼演算法加解密時使用一個固定的替換表。單表替代密碼又可分為一般單表替代密碼、移位密碼、仿射密碼、密鑰短語密碼。
多表替代密碼的密碼演算法加解密時使用多個替換表。 多表替代密碼有弗吉尼亞密碼、希爾(Hill)密碼、一次一密鑰密碼、Playfair密碼。 單表替代密碼對明文中的所有字母都使用一個固定的映射（明文字母表到密文字母表）。設A={a0, a1,…, an-1}為包含了n個字母的明文字母表；
B={b0, b1,…, bn-1} 為包含n個字母的密文字母表，單表替代密碼使用了A到B的映射關系：f：A→B， f ( ai )= bj
一般情況下，f 是一一映射，以保證加密的可逆性。加密變換過程就是將明文中的每一個字母替換為密文字母表的一個字母。而單表替代密碼的密鑰就是映射f或密文字母表。經常密文字母表與明文字母表的字元集是相同的，這時的密鑰就是映射f。下面給出幾種典型的單表替代密碼。
⒈一般單表替代密碼
一般單表替代密碼的原理是以26個英文字母集合上的一個置換π為密鑰，對明文消息中的每個字母依次進行變換。可描述為：明文空間M和密文空間C都是26個英文字母的集合，密鑰空間K={π：Z26→Z26|π是置換}，是所有可能置換的集合。
對任意π∈K，定義:
加密變換：eπ(m)=π(m)=c
解密變換：dπ(c) = π-1(c)=m， π-1是π的逆置換。
例：設置換π的對應關系如下：
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
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
試用單表替代密碼以π為密鑰對明文消息message加密，然後寫出逆置換 ，並對密文解密。
解：以π為密鑰用單表替代密碼對明文消息message加密，所得
密文消息為： π(m) π(e) π(s) π(s) π(a) π(g) π(e)=dtllqut
一般單表替代密碼演算法特點：
▲密鑰空間K很大，|K|=26!=4×10^26 ，破譯者窮舉搜索計算不可行，1微秒試一個密鑰，遍歷全部密鑰需要1013 年。
▲移位密碼體制是替換密碼體制的一個特例，它僅含26個置換做為密鑰空間。
密鑰π不便記憶。
▲針對一般替換密碼密鑰π不便記憶的問題，又衍生出了各種形式單表替代密碼。
⒉移位密碼
明文空間M、密文空間C都是和密鑰空間K滿足，即把26個英文字母與整數0，1，2，…，25一一對應。
加密變換，E={E:Z26→Z26, Ek (m) = m + k (mod26)| m∈M, k∈K }
解密變換，D={D:Z26→Z26, Dk (c) = c－k (mod26)| c∈C, k∈K }
解密後再把Z26中的元素轉換英文字母。
顯然，移位密碼是前面一般單表替代密碼的一個特例。當移位密碼的 密鑰k=3時，就是歷史上著名的凱撒密碼（Caesar）。根據其加密函數特 點，移位密碼也稱為加法密碼。
⒊仿射密碼
仿射密碼也是一般單表替代密碼的一個特例，是一種線性變換。仿射密碼的明文空間和密文空間與移位密碼相同，但密鑰空間為 K={(k1，k2)| k1，k2∈Z26，gcd(k1，26)=1}
對任意m∈M，c∈C，k = (k1，k2)∈K，定義加密變換為 c = Ek (m) = k1 m +k2 (mod 26)
相應解密變換為： m = Dk (c) = k1 (c－k2) (mod 26)
其中，K1 k1=1mod26 。很明顯，k1=1時即為移位密碼，而k2=1則稱為乘法密碼。
⒋密鑰短語密碼
選用一個英文短語或單詞串作為密鑰，去掉其中重復的字母得到一個無重復字母的字元串，然後再將字母表中的其它字母依次寫於此字母串後，就可構造出一個字母替代表。當選擇上面的密鑰進行加密時，若明文為「china」，則密文為「yfgmk」。顯然，不同的密鑰可以得到不同的替換表，對於明文為英文單詞或短語的情況時，密鑰短語密碼最多可能有26!=4×1026個不同的替換表。 單表替代密碼表現出明文中單字母出現的頻率分布與密文中相同， 多表替代密碼使用從明文字母到密文字母的多個映射來隱藏單字母出現 的頻率分布，每個映射是簡單替代密碼中的一對一映射多表替代密碼將 明文字母劃分為長度相同的消息單元，稱為明文分組，對明文成組地進 行替代，同一個字母有不同的密文，改變了單表替代密碼中密文的唯一 性，使密碼分析更加困難。
多表替代密碼的特點是使用了兩個或兩個以上的替代表。著名的維吉尼亞密碼和Hill密碼等均是多表替代密碼。
⒈維吉尼亞密碼
維吉尼亞密碼是最古老而且最著名的多表替代密碼體制之一，與位移密碼體制相似，但維吉尼亞密碼的密鑰是動態周期變化的。
該密碼體制有一個參數n。在加解密時，同樣把英文字母映射為0－25的數字再進行運算，並按n個字母一組進行變換。明文空間、密文空間及密鑰空間都是長度為n的英文字母串的集合，因此可表示
加密變換定義如下：
設密鑰 k=(k1,k2,…,kn), 明文m=(m1,m2,…,mn), 加密變換為：
Ek(m)=(c1,c2,…,cn),
其中ci(mi + ki)(mod26)，i =1,2,…,n
對密文 c=(c1,c2,…,cn), 解密變換為：
Dk(c)=(m1,m2,…,mn), 其中 mi=(ci －ki)(mod26)，i =1,2,…,n
⒉希爾（Hill）密碼
Hill密碼演算法的基本思想是將n個明文字母通過線性變換，將它們轉換為n個密文字母。解密只需做一次逆變換即可。
⒊一次一密密碼（One Time Pad）
若替代碼的密鑰是一個隨機且不重復的字元序列，這種密碼則稱為一次一密密碼，因為它的密鑰只使用一次。該密碼體制是美國電話電報公司的Joseph Mauborgne在1917年為電報通信設計的一種密碼，所以又稱為Vernam密碼。Vernam密碼在對明文加密，前首先將明文編碼為（0，1）序列，然後再進行加密變換。
設m=(m1 m2 m3 … mi …)為明文,k=(k1 k2 k3 … ki …)為密鑰,其中mi,ki ∈(0,1), i≥1, 則加密變換為： c=(c1 c2 c3 … ci …) ,其中ci = mi Å ki , i≥1,
這里為模2加法（或異或運算）
解密變換為：
m=(m1 m2 m3 … mi …) ,其中mi = ci Å ki , i≥1,
在應用Vernam密碼時，如果對不同的明文使用不同的隨機密鑰，這時Vernam密碼為一次一密密碼。由於每一密鑰序列都是等概率隨機產生的，敵手沒有任何信息用來對密文進行密碼分析。香農（Claude Shannon）從資訊理論的角度證明了這種密碼體制在理論上是不可破譯的。但如果重復使用同一個密鑰加密不同的明文，則這時的Vernam密碼就較為容易破譯。
若敵手獲得了一個密文c=(c1 c2 c3 … ci …) 和對應明文m=(m1 m2 m3 … mi …) 時，就很容易得出密鑰 k=(k1 k2 k3 … ki …) ，其中ki = ciÅ mi，i≥1。 故若重復使用密鑰，該密碼體制就很不安全。
實際上Vernam密碼屬於序列密碼，加密解密方法都使用模2加，這使軟
硬體實現都非常簡單。但是，這種密碼體制雖然理論上是不可破譯的，然而
在實際應用中，真正的一次一密系統卻受到很大的限制，其主要原因在於該
密碼體制要求：
① 密鑰是真正的隨機序列；
② 密鑰長度大於等於明文長度；
③ 每個密鑰只用一次（一次一密）。
這樣，分發和存儲這樣的隨機密鑰序列，並確保密鑰的安全都是很因難
的；另外，如何生成真正的隨機序列也是一個現實問題。因此，人們轉而尋
求實際上不對攻破的密碼系統。
⒋Playfair密碼
Playfair密碼是一種著名的雙字母單表替代密碼，實際上Playfair密碼屬於一種多字母替代密碼，它將明文中的雙字母作為一個單元對待，並將這些單元轉換為密文字母組合。替代時基於一個5×5的字母矩陣。字母矩陣構造方法同密鑰短語密碼類似，即選用一個英文短語或單詞串作為密鑰，去掉其中重復的字母得到一個無重復字母的字元串，然後再將字母表中剩下的字母依次從左到右、從上往下填入矩陣中，字母I，j占同一個位置。