单表代换密码是多少

㈠ 换位密码的举例

举例：周期为e的换位将明文字母划分。

换位密码就是一种早期的加密方法，与明文的字母保持相同，区别是顺序被打乱了。

古典密码：

从远古到1949年香农发表《保密系统的通信理论》，这期间人类所使用的密码均称为古典密码，本文主要介绍三种古典密码，分别为置换密码，代换密码和轮换密码。

置换密码（又称为换位密码）：

是指明文中各字符的位置次序重新排列得到密文的一种密码体制。

特点:保持明=文中所有的字符不变，只是利用置换打乱明文字符的位置和次序。

置换定义：有限集X上的运算σ：X→X，σ是一个双射函数，那么称σ为一个置换。

即任意x∈X,存在唯一的x’∈X，使得σ(x)=x’。

解密的时候会用到逆置换σ’,即任意x’∈X,存在唯一的x∈X，使得σ’(x’)=x且满足σσ’=I。

对置换有了一个基本的认识之后我们来谈一下置换密码，置换密码有两种，一种为列置换密码，一种为周期置换密码。

列置换密码：

列置换密码，顾名思义，按列换位并且按列读出明文序列得到密文，具体加密步骤如下：

将明文p以固定分组长度m按行写出nxm阶矩阵（若不m倍数，空余部分空格补充）。

按（1,2,3…m）的置换σ交换列的位置,σ为密钥。

把新得到的矩阵按列的顺序依次读出得到密文c。

解密过程如下：

将密文c以固定的长度n按列写成nxm阶矩阵。

按逆矩阵σ’交换列的位置。

把矩阵按着行依次读出为明文。

周期置换：

周期变换密码是将明文P按固定长度m分组，然后对每组的字符串按置换σ重新排列位置从而得到密文。

周期排列与列排列思想是一致的，只不过列排列是以矩阵的形式整列换位置，而周期是在分组以后对每组分别变换。懂得列排列就可以很容易地理解周期排列。

代换密码（又称为替代密码）：

就是讲明文中的每个字符替代成密文中的另一个字符，替代后的各个字母保持原来的位置，在对密文进行逆替换就可以恢复出明文。

代换密码有分为单表代换密码和多表代换密码。

单表代换密码我们分别介绍凯撒密码和仿射密码。

凯撒密码：

凯撒密码依据凯撒密码代换表对26个英文字母进行替换。

㈡ 3，古典密码体制中代换密码有哪几种，各有什么特点

在古典密码学中，有四种类型的代替密码：
①简单代替密码（或单表代替密码），它将明文字母表中的每个字母用密文字母表中的相应字母来代替，明密文表字母存在惟一的一一对应关系，然后通过明密文对照表来进行加解密，容易受到频率统计分析攻击，例如：恺撒密码、仿射密码等。
②多名码代替密码，将明文中的每个字母按一定规律映射到一系列密文字母，这一系列密文字母称为同音字母，它的密文的相关分布会接近于平的，能够较好挫败频率分析，较简单代替密码难破译。
③多字母代替密码，通过一次加密一组字母来使密码分析更加困难，例如Playfair密码。多表代替密码，使用从明文字母到密文字母的多个映射，每个映射像简单代替密码中的一一对应，比简单代替密码更安全一些，例如，维吉尼亚密码等。

㈢ 国家开放大学大专信息技术与管理2018考试题

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【单项选择】1 、( )指的是把消息明文转换为密文的过程。

A、 加密

B、 解密

C、 代换

D、 置换

参考答案：A

【单项选择】2 、发送方和接收方共享相同的密钥，这种加密方式是（ ） 。

A、 非对称加密

B、 对称加密

C、 公开加密

D、 公钥密码

参考答案：B

【单项选择】3 、使用凯撒密码加密明文，每个字母用他之后的第3个字母替代，则密文khoor解密后的明文是（ ）。

A、 happy

B、 ifmmp

C、 nkrro

D、 hello

参考答案：D

【单项选择】4 、使用凯撒密码加密明文apple后的密文是（ ）。

A、 apple

B、 crrng

C、 dssoh

D、 ynnjc

参考答案：C

【单项选择】5 、我国古代的藏头诗可看作是古典密码中的（ ）密码。

A、 代换

B、 置换

C、 仿射

D、 移位

参考答案：B

【单项选择】6 、单表代换密码允许26个字母（ ）。

A、 任意代换

B、 按字母表顺序依次代换

C、 按字母表顺序的逆序依次代换

D、 只能选其中几个字母代换

参考答案：A

【单项选择】7 、Playfair代码是一种（ ）密码。

A、 多表代换

B、 单表代换

C、 移位密码

D、 仿射密码

参考答案：A

【单项选择】8 、转子机中的每一个圆筒实际上定义了一个（ ）。

A、 多表代换

B、 单表代换

C、 移位运算

D、 置换运算

参考答案：B

㈣ 替代密码的替代密码的分类

根据密码算法加解密时使用替换表多少的不同，替代密码又可分为单表替代密码和多表替代密码。
单表替代密码的密码算法加解密时使用一个固定的替换表。单表替代密码又可分为一般单表替代密码、移位密码、仿射密码、密钥短语密码。
多表替代密码的密码算法加解密时使用多个替换表。 多表替代密码有弗吉尼亚密码、希尔(Hill)密码、一次一密钥密码、Playfair密码。 单表替代密码对明文中的所有字母都使用一个固定的映射（明文字母表到密文字母表）。设A={a0, a1,…, an-1}为包含了n个字母的明文字母表；
B={b0, b1,…, bn-1} 为包含n个字母的密文字母表，单表替代密码使用了A到B的映射关系：f：A→B， f ( ai )= bj
一般情况下，f 是一一映射，以保证加密的可逆性。加密变换过程就是将明文中的每一个字母替换为密文字母表的一个字母。而单表替代密码的密钥就是映射f或密文字母表。经常密文字母表与明文字母表的字符集是相同的，这时的密钥就是映射f。下面给出几种典型的单表替代密码。
⒈一般单表替代密码
一般单表替代密码的原理是以26个英文字母集合上的一个置换π为密钥，对明文消息中的每个字母依次进行变换。可描述为：明文空间M和密文空间C都是26个英文字母的集合，密钥空间K={π：Z26→Z26|π是置换}，是所有可能置换的集合。
对任意π∈K，定义:
加密变换：eπ(m)=π(m)=c
解密变换：dπ(c) = π-1(c)=m， π-1是π的逆置换。
例：设置换π的对应关系如下：
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
试用单表替代密码以π为密钥对明文消息message加密，然后写出逆置换 ，并对密文解密。
解：以π为密钥用单表替代密码对明文消息message加密，所得
密文消息为： π(m) π(e) π(s) π(s) π(a) π(g) π(e)=dtllqut
一般单表替代密码算法特点：
▲密钥空间K很大，|K|=26!=4×10^26 ，破译者穷举搜索计算不可行，1微秒试一个密钥，遍历全部密钥需要1013 年。
▲移位密码体制是替换密码体制的一个特例，它仅含26个置换做为密钥空间。
密钥π不便记忆。
▲针对一般替换密码密钥π不便记忆的问题，又衍生出了各种形式单表替代密码。
⒉移位密码
明文空间M、密文空间C都是和密钥空间K满足，即把26个英文字母与整数0，1，2，…，25一一对应。
加密变换，E={E:Z26→Z26, Ek (m) = m + k (mod26)| m∈M, k∈K }
解密变换，D={D:Z26→Z26, Dk (c) = c－k (mod26)| c∈C, k∈K }
解密后再把Z26中的元素转换英文字母。
显然，移位密码是前面一般单表替代密码的一个特例。当移位密码的 密钥k=3时，就是历史上着名的凯撒密码（Caesar）。根据其加密函数特 点，移位密码也称为加法密码。
⒊仿射密码
仿射密码也是一般单表替代密码的一个特例，是一种线性变换。仿射密码的明文空间和密文空间与移位密码相同，但密钥空间为 K={(k1，k2)| k1，k2∈Z26，gcd(k1，26)=1}
对任意m∈M，c∈C，k = (k1，k2)∈K，定义加密变换为 c = Ek (m) = k1 m +k2 (mod 26)
相应解密变换为： m = Dk (c) = k1 (c－k2) (mod 26)
其中，K1 k1=1mod26 。很明显，k1=1时即为移位密码，而k2=1则称为乘法密码。
⒋密钥短语密码
选用一个英文短语或单词串作为密钥，去掉其中重复的字母得到一个无重复字母的字符串，然后再将字母表中的其它字母依次写于此字母串后，就可构造出一个字母替代表。当选择上面的密钥进行加密时，若明文为“china”，则密文为“yfgmk”。显然，不同的密钥可以得到不同的替换表，对于明文为英文单词或短语的情况时，密钥短语密码最多可能有26!=4×1026个不同的替换表。 单表替代密码表现出明文中单字母出现的频率分布与密文中相同， 多表替代密码使用从明文字母到密文字母的多个映射来隐藏单字母出现 的频率分布，每个映射是简单替代密码中的一对一映射多表替代密码将 明文字母划分为长度相同的消息单元，称为明文分组，对明文成组地进 行替代，同一个字母有不同的密文，改变了单表替代密码中密文的唯一 性，使密码分析更加困难。
多表替代密码的特点是使用了两个或两个以上的替代表。着名的维吉尼亚密码和Hill密码等均是多表替代密码。
⒈维吉尼亚密码
维吉尼亚密码是最古老而且最着名的多表替代密码体制之一，与位移密码体制相似，但维吉尼亚密码的密钥是动态周期变化的。
该密码体制有一个参数n。在加解密时，同样把英文字母映射为0－25的数字再进行运算，并按n个字母一组进行变换。明文空间、密文空间及密钥空间都是长度为n的英文字母串的集合，因此可表示
加密变换定义如下：
设密钥 k=(k1,k2,…,kn), 明文m=(m1,m2,…,mn), 加密变换为：
Ek(m)=(c1,c2,…,cn),
其中ci(mi + ki)(mod26)，i =1,2,…,n
对密文 c=(c1,c2,…,cn), 解密变换为：
Dk(c)=(m1,m2,…,mn), 其中 mi=(ci －ki)(mod26)，i =1,2,…,n
⒉希尔（Hill）密码
Hill密码算法的基本思想是将n个明文字母通过线性变换，将它们转换为n个密文字母。解密只需做一次逆变换即可。
⒊一次一密密码（One Time Pad）
若替代码的密钥是一个随机且不重复的字符序列，这种密码则称为一次一密密码，因为它的密钥只使用一次。该密码体制是美国电话电报公司的Joseph Mauborgne在1917年为电报通信设计的一种密码，所以又称为Vernam密码。Vernam密码在对明文加密，前首先将明文编码为（0，1）序列，然后再进行加密变换。
设m=(m1 m2 m3 … mi …)为明文,k=(k1 k2 k3 … ki …)为密钥,其中mi,ki ∈(0,1), i≥1, 则加密变换为： c=(c1 c2 c3 … ci …) ,其中ci = mi Å ki , i≥1,
这里为模2加法（或异或运算）
解密变换为：
m=(m1 m2 m3 … mi …) ,其中mi = ci Å ki , i≥1,
在应用Vernam密码时，如果对不同的明文使用不同的随机密钥，这时Vernam密码为一次一密密码。由于每一密钥序列都是等概率随机产生的，敌手没有任何信息用来对密文进行密码分析。香农（Claude Shannon）从信息论的角度证明了这种密码体制在理论上是不可破译的。但如果重复使用同一个密钥加密不同的明文，则这时的Vernam密码就较为容易破译。
若敌手获得了一个密文c=(c1 c2 c3 … ci …) 和对应明文m=(m1 m2 m3 … mi …) 时，就很容易得出密钥 k=(k1 k2 k3 … ki …) ，其中ki = ciÅ mi，i≥1。 故若重复使用密钥，该密码体制就很不安全。
实际上Vernam密码属于序列密码，加密解密方法都使用模2加，这使软
硬件实现都非常简单。但是，这种密码体制虽然理论上是不可破译的，然而
在实际应用中，真正的一次一密系统却受到很大的限制，其主要原因在于该
密码体制要求：
① 密钥是真正的随机序列；
② 密钥长度大于等于明文长度；
③ 每个密钥只用一次（一次一密）。
这样，分发和存储这样的随机密钥序列，并确保密钥的安全都是很因难
的；另外，如何生成真正的随机序列也是一个现实问题。因此，人们转而寻
求实际上不对攻破的密码系统。
⒋Playfair密码
Playfair密码是一种着名的双字母单表替代密码，实际上Playfair密码属于一种多字母替代密码，它将明文中的双字母作为一个单元对待，并将这些单元转换为密文字母组合。替代时基于一个5×5的字母矩阵。字母矩阵构造方法同密钥短语密码类似，即选用一个英文短语或单词串作为密钥，去掉其中重复的字母得到一个无重复字母的字符串，然后再将字母表中剩下的字母依次从左到右、从上往下填入矩阵中，字母I，j占同一个位置。