飓风叠加羊刀:很简单的一些密码编译法

很简单的一些密码编译法

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杂谈

明码两个一组，如最后还有剩余，则在后面加X

二方密码

二方密码（en:Two-square_cipher）

首先用两个随意的英语单词作为密钥，摆成两个5*5的矩阵，把密钥依次放入矩阵，重复的省略，然后把剩下的字幕依次放入，一般省略Q或者把I,J作为一个字母

例如用「example」和「keyword」作密匙，加密lp。首先找出第一个字母（L）在上方矩阵的位置，再找出第二个字母（D）在下方矩阵的位置：

E X A M P
L B C D F
G H I J K
N O R S T
U V W Y Z

K E Y W O
R D A B C
F G H I J
L M N P S
T U V X Z

在上方矩阵找第一个字母同行，第二个字母同列的字母；在下方矩阵找第一个字母同列，第二个字母同行的字母，那两个字母就是加密的结果：

E X A M P
L B C D F
G H I J K
N O R S T
U V W Y Z

K E Y W O
R D A B C
F G H I J
L M N P S
T U V X Z

help me的加密结果：

he lp me
HE DL XW
　　这种加密法的弱点是若两个字同列，便采用原来的字母，例如he便加密作HE。约有二成的内容都因此而暴露

                                      四方密码

四方密碼是一種对称加密法，由法國人Felix Delastelle（1840年–1902年）發明。

這種方法將字母兩個一組，然後採用多字母替换密码。

四方密碼用4個5×5的矩阵來加密。每個矩陣都有25個字母（通常會取消Q或將I,J視作同一樣，或改進為6×6的矩陣，加入10個數字）。

首先選擇兩個英文字作密匙，例如example和keyword。對於每一個密匙，將重覆出現的字母去除，即example要轉成exampl，然後將每個字母順序放入矩陣，再將餘下的字母順序放入矩陣，便得出加密矩陣。

將這兩個加密矩陣放在右上角和左下角，餘下的兩個角放a到z順序的矩陣：

a b c d e E X A M P f g h i j L B C D F k l m n o G H I J K p r s t u N O R S T v w x y z U V W Y Z K E Y W O a b c d e R D A B C f g h i j F G H I J k l m n o L M N P S p r s t u T U V X Z v w x y z

加密的步驟：

• 兩個字母一組地分開訊息：（例如hello world變成he ll ow or ld）
• 找出第一個字母在左上角矩陣的位置

 a b c d e E X A M P f g h i j L B C D F k l m n o G H I J K p r s t u N O R S T v w x y z U V W Y Z

 K E Y W O a b c d e R D A B C f g h i j F G H I J k l m n o L M N P S p r s t u T U V X Z v w x y z

同樣道理，找第二個字母在右下角矩陣的位置：

 a b c d e E X A M P f g h i j L B C D F k l m n o G H I J K p r s t u N O R S T v w x y z U V W Y Z

 K E Y W O a b c d e R D A B C f g h i j F G H I J k l m n o L M N P S p r s t u T U V X Z v w x y z

• 找右上角矩陣中，和第一個字母同行，第二個字母同列的字母：

 a b c d e E X A M P f g h i j L B C D F k l m n o G H I J K p r s t u N O R S T v w x y z U V W Y Z

 K E Y W O a b c d e R D A B C f g h i j F G H I J k l m n o L M N P S p r s t u T U V X Z v w x y z

• 找左下角矩陣中，和第一個字母同列，第二個字母同行的字母：

 a b c d e E X A M P f g h i j L B C D F k l m n o G H I J K p r s t u N O R S T v w x y z U V W Y Z

 K E Y W O a b c d e R D A B C f g h i j F G H I J k l m n o L M N P S p r s t u T U V X Z v w x y z

這兩個字母就是加密過的訊息。

hello world的加密結果：

he lp me ob iw an ke no bi FY GM KY HO BX MF KK KI MD

 猪笔密码
 

它的英文名是pigpen cipher,直译过来好搞笑。 
在18世纪时，Freemasons为了使让其他的人看不懂他所写而发明的，猪笔密码属于替换密码流，但它不是用一个字母替代另一个字母，而是用一个符号来代替一个字母, 把26个字母写进下四个表格中,然后加密时用这个字母所挨着表格的那部分来代替。

法国外交家Blaise de Vigenère发明了一种方法来对同一条信息中的不同字母用不同的密码进行加密。这样，同样的E在一个位置可能被M所取代，而在另一个位置的E则有可能以K的面目出现。这样，就可以防止任何人利用频率分析法解密该条信息。 
 

　　维热纳尔密码表 
 

　　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 
 

　　在维热纳尔（Vigenère）的密码中，发件人和收件人必须使用同一个关键词（或者同一文字章节），这个关键词或文字章节中的字母告诉他们怎么样才能前后改变字母的位置来获得该段信息中的每个字母的正确对应位置。比如如果关键字“BIG”被使用了，发件人将把信息按三个字母的顺序排列。第一个三字母单词的第一个字母将应当向前移动一个位置（因为B是排在A后面的字母），第二个字母需要向后移动8位（I是A后面第8个字母），而第三个字母需要向前移动6位（G是A后面第6个字母）。然后，文字就可以按下面的顺序来进行加密了： 
 

　　未加密文字：THE BUTCHER THE BAKER AND THE CANDLESTICK MAKER。（屠夫、面包师和蜡烛匠）。 
 

　　关键密钥：BIG BIGBIGB IGB IGBIG BIG BIG BIGBIGBIGBI GBIGB 
 

　　加密文字：UPK CCZDPKS BNF JGLMX BVJ UPK DITETKTBODS SBSKS 
 

　　如果知道“BIG”就是密钥，收件人就可以很容易地通过相应的位置改变字母位置，从而译出经过加密的文字。

[编辑本段]解密维热纳尔密码表

　　很多年以来，维热纳尔（Vigenère）密码都被认为是不可破解的，但查尔斯·巴贝奇（Charles Babbage），一个独立的英国富人在19世纪50年代向人们展示了事实并非如此。顺便提一句，这个人也因为其在计算机科学领域方面所进行的先锋性工作而被世人所熟悉。巴贝奇（Babbage）通过寻找重复的字母段破解了这个密码系统。当然，维热纳尔密码的优势在于这种密码被假定为它将不同位置的字母进行不同的加密。比如同一段文字中的“THE” 可能在前面表现为“UPK”，但在后面则被表现为“BNF”。同样，象“AKER”这样的字母也会被进行不同的加密。但是，第一个和第三个“THE”都会被编码为“UPK”。第一个“THE”中的“T”会用“B”来进行编码，而第三个“THE”中的“T”也同样是用“B”来编码。发生这种情况是因为第三个 “THE”是排在第一个“THE”后面第21个字母，而3字密钥BIG会在重复7次之后又回到了最开始。 在任何比密钥要长得多的加密信息中，都会不可避免地出现类似这样的重复。而一个解密者应该如何才能揭示加密文件的真正面目呢？比如，如果加密文字“UPK”出现了两次，中间隔着21个字母，那么他就可以推断出密钥的长度是21的整除数。或者换种说法，他可以推断出21是密钥的倍数。（约数或称除数是一个数字被除之后不会有余数。比如21的除数就是1、3、7和21。） 如果获得了足够多类似的线索，解密者就可以知道密钥的确切长度。一旦他知道了密钥长度，他就可以对加密信息进行日常频率分析。注意，数学在解密工作中总是放在首位的：解密者首先会计算出密钥的长度，这步工作甚至是在他要考虑密钥的具体内容是什么之前所要做的。 
 

　　巴贝奇的独具创意的技巧开创了一片密码术的新田地，并且将数学工具引入到了以前被认为专属于文字学的领域之中。即使一种编密码系统没有明确地使用数学，但其中隐藏的格式却通常需要以数学的方式进行整理。

[编辑本段]维热纳尔方阵的发明

　　自从频率分析法出现后，单字母替换密码完全失去了效用。因此，密码编码者想方设法去编一种更强大的密码。一些编码者对单字母替换密码做了一些改动，如在编码过程中，加入一些特殊的字符，或者令一些字母不代表另一个字母，而是代表一种程式，譬如是代表空格，代表删去前一个字母，代表换行等。但这一切起的作用并不大，聪明的破译师仍然能在里面找到许许多多破译密码的线索。直到有一天，佛罗伦萨的里昂巴蒂斯特·阿尔伯提提出了一种多字母替换密码，即是用两个或两个以上的密码表交替使用来进行加密，如： 
 

　　明码表 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 
 

　　密码表1 Q W E R T Y U I O P A S D F G H K J L Z X C V B N M 
 

　　密码表2 E K P R J B D N C V O U H T Y W Z X M L A S F I G Q 
 

　　第一个密码表加密第一个字母，第二个密码表加密第二个字母，第一个密码表又加密第三个字母，不断地重复......那么： 
 

　　明文 F O R E S T 
 

　　密文 Y Y J J L L 
 

　　这样，按原来的方法进行频率分析就没有什么作用了。这只是两个密码表时的情况，如果用三个，四个或以上的密码表后，破译就显得非常非常困难。即使是这样，阿尔伯提未能把他的理念发展成一个完整的系统。这个任务当然由后人完成了。经过几个人的努力，最后，维热纳尔终于将其完善了。他编出了一个系统而有效的密码。那就是维热纳尔密码，其主要构成是维热纳尔方阵： 
 

　　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 
 

　　1 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 
 

　　2 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 
 

　　3 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 
 

　　4 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 
 

　　5 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 
 

　　6 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 
 

　　7 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 
 

　　8 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 
 

　　9 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 
 

　　10 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 
 

　　11 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 
 

　　12 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 
 

　　13 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 
 

　　14 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 
 

　　15 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 
 

　　16 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 
 

　　17 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 
 

　　18 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 
 

　　19 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 
 

　　20 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 
 

　　21 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 
 

　　22 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 
 

　　23 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 
 

　　24 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 
 

　　25 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 
 

　　26 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 
 

　　它的明码表后有26个密码表，每个表相对前一个发生一次移位。如果只用其中某一个进行加密，那么只是简单的恺撒移位密码。但用方阵中不同的行加密不同的字母，它就是一种强大的密码了。加密者可用第7行来加密第一个字母，再用第25行来加密第二个字母，然后根据第8行来加密第三个字母等。 
 

　　现在来试一下，就用关键词FOREST来加密Better to do well than to say well. 
 

　　关键词 F O R E S T F O R E S T F O R E S T F O R E S T F O R 
 

　　明 文 b e t t e r t o d o w e l l t h a n t o s a y w e l l 
 

　　密 文 G S K X W K Y C U S O X Q Z K L S G Y C J E Q P J Z C 
 

　　（看第5行，F开头，明文是b，要用G来加密；第14行，O开头，明文是e，要用S来加密，如此类推......） 
 

　　维热纳尔密码既克服了频率分析，又具有数目众多的密钥。发送者和接收者可使用字典里任一个单词，或单词组合，或虚构的词作为关键词。它提供了很好的安全保障，但它的复杂性，却令其等到19世纪才流行起来。