古典密码包括两大类(古典密码之凯撒密码编码实验总结)
古典密码包括两大类(古典密码之凯撒密码编码实验总结)
1.古典密码编码方法归根结底主要有两种，即替换密码和置换密码。
（1）一种是将明文字符替换成一些其他的字符，形成密文，称“替换密码”。其本质：不变的是字符的位置，变化的是字符。
（2）一种是将原有的明文字符的顺序打乱，形成密文，称“（位）置（变）换密码”。其本质：不变的是字符本身，变化的是位置。
2.替换密码：
（1）凯撒密码
基本思路：将明文中的字符移动一定的位数（k）来实现加密和解密，也就是明文中的所有字符都在字符表上进行k偏移，形成密文。
（2） 乘法密码：
基本思路：使用采样的方式进行加密，将明文字符串的每个字符，每隔k位算出字符并排列起来形成密文。
（3）仿射密码：
基本思路：明文中所有字符按照（ax + b）mod 26进行计算，得到密文。
（4）维吉尼亚密码：
基本思路：使用字符串作为密钥，并把密钥与明文进行对应，依次重复密钥，直至与明文的长度相同。
3.置换密码：
（1）栅栏密码
基本思路：先将明文中的字符分成N个一组，再将每组的第1个字符组合，每组的第2个字符组合，依次类推，直到第N个字符组合，最后再将所有字符全部连接起来，形成密文。这里N称为栏。
一、 恺撒密码
1.简单介绍
凯撒密码是古时候欧洲常用的一种加密方式：英文一共26个字母，它的加密方式是将这26个字母分别平移固定的位数，
假设位数=3，那么A=D，B=E，如下图：
如果想加密一个单词HELLO，根据上面的唯一对比，加密后的结果应该是LHOOR。颠倒字母后的顺序，使得常人无法读懂这些语句或者单词。如何解密呢，也很简单，只需要将收到的单词向前平移3个位置，就可以恢复到加密前的单词HELLO了。
2.破解
破解凯撒密码的方法很多，有一种暴力破解的方式，就是“遍历”。根据凯撒密码的加密方式，平移固定的位数，26个英文字母总共可以平移的方式是26种，假如位数n=26，其实相当于没有平移，A=A，循环了一次。
进行暴力破解：
n=1：LHOOR=KGNNQ
n=2：LHOOR=JFMMP
n=3：LHOOR=HELLO
这样就破解了，可以推算发位数n=3，其实就是秘钥=3，
最多尝试25次即可推算出加密的n值等于多少（当然这里只是讨论原理，不排除真实情况，可能凑巧某一个错误的n值解密出来的也是一个完整的单词或一段话的情况）。
二、 替换密码
1.简单介绍
替换密码和恺撒密码原理有些类似，个人感觉相当于恺撒密码的变种，替换密码增加了字母替换的随机性.
举个简单的例子，A=G，B=X，C=K
这里ABC..等26个字母都随机指向了“密码”本上的另一个随机的字母，这下就比较难反向推算出“秘钥”是多少了，数量级完全不一样。
简单的算一下可能存在的情况：
A=有25种表示方式BCD…
B=有除A以外24种方式表示CDE..
…
那么秘钥的存在情况是：
N=25！种方式，远远大于恺撒密码的26。
2.破解
面对25!数量级的加密方式，使用暴力破解的方式不再实用了，但是可以使用另一种方法，统计学
通过大量扫描英文书籍，可以得出如下结果（，这里只探究原理，并不追究这个统计的准确性）：
26个字母在日常用语中的使用频率并不一样，比如字母E的使用频率遥遥领先，字母Z使用频率最低，这个相当于语言所残留在文字中的指纹，很难察觉但是真实存在。
根据这个原理，扫描“随机密码”文本，统计出各个字母的使用频率分布，找出使用频率最高的那个字母，极可能就是加密后的字母E。
3.随机加密还有很多变种，双重加密，擦掉“指纹”使得加密方式更进一步加固，不得不感叹古人的智慧，数学之美真奇妙。
根据苏维托尼乌斯的记载，恺撒曾用此方法对重要的军事信息进行加密： 如果需要保密，信中便用暗号，也即是改变字母顺序，使局外人无法组成一个单词。如果想要读懂和理解它们的意思，得用第4个字母置换第一个字母，即以D代A，余此类推。
同样，奥古斯都也使用过类似方式，只不过他是把字母向右移动一位，而且末尾不折回。每当他用密语写作时，他都用B代表A，C代表B，其余的字母也依同样的规则；用A代表Z。
扩展资料：
密码的使用最早可以追溯到古罗马时期，《高卢战记》有描述恺撒曾经使用密码来传递信息，即所谓的“恺撒密码”，它是一种替代密码，通过将字母按顺序推后起3位起到加密作用，如将字母A换作字母D，将字母B换作字母E。因据说恺撒是率先使用加密函的古代将领之一，因此这种加密方法被称为恺撒密码。这是一种简单的加密方法，这种密码的密度是很低的，只需简单地统计字频就可以破译。 现今又叫“移位密码”，只不过移动的为数不一定是3位而已。
参考资料来源：百度百科-凯撒密码
经典密码大致上分为替代式密码和移位式密码，具体原理看下面加粗字体
凯撒密码是广为人知的替代式密码。为了用凯撒密码法加密讯息，每个密码字母集中的字母将会被其位置的后3个字母替代。因此字母A将会被字母D替代、字母B将会被字母E替代、字母C将会被字母F替代等，最后，X、Y和Z将分别的被替代成A、B和C。
例如，"WIKIPEDIA"将被加密成"ZLNLSHGLD"。凯撒把字母向后移"3"位，但其他数字也可照著作。
另一种替代式密码是使用关键字，你可以选择一个单字或是短词组并去除所有的空格和重复的字母，接着把它当作密码字母集的开头。最后记得去除掉关键字的字母把其它字母接续排序。
移位式密码，它们字母本身不变，但它们在讯息中顺序是依照一个定义明确的计划改变。许多移位式密码是基于几何而设计的。一个简单的加密(也易被破解)，可以将字母向右移1位。
例如，明文"Hello my name is Alice."将变成"olleH ym eman si ecilA."。密码棒(scytale)也是一种运用移位方法工具。
一个移位式密码的具体例子columnar cipher.先选择一个关键字，把原来的讯息由左而右、由上而下依照关键字长度转写成长方形。接着把关键字的字母依照字母集顺序编号，例如A就是1、B就是2、C就是3等。例如，关键字是CAT，明文是THE SKY IS BLUE，则讯息应该转换成这样：
C A T 3 1 20 T H E S K Y I S B L U E最后把讯息以行为单位，依照编号大小调换位置。呈现的应该是A行为第一行、C行为第二行、T行为第三行。然后就可以把讯息"The sky is blue"转写成HKSUTSILEYBE。
经典密码的破译
经典密码由于规律性很强，通常很容易被破解。许多经典密码可单单经由密文而破解，所以它们容易受到唯密文攻击法攻击(ciphertext-only attack)。
有些经典密码(像是凯撒密码)的金钥个数有限，所以这类密码可以使用暴力破解尝试所有的金钥。替代式密码有比较大的金钥数，但是容易被频率分析，因为每个密码字母各代表了一个明文字母。
另一方面，现代密码的设计可以承受更强大的ciphertext-only attacks。一个优秀的现代密码必须保证广泛潜在的攻击，包括known-plaintext attack和chosen-plaintext attack以及chosen-ciphertext attack。
对于密码破解者来说，应不能够找到关键，即使他知道明文和对应的密码文、即是他可以选择明文或密码文。经典密码再也不能满足这些强大的标准，因此，有兴趣者再也不拿它来做安全应用了。
以上内容参考 百度百科-经典密码
信息理论之父：克劳德 香农
论文《通信的数学理论》
如果没有信息加密，信息直接被中间人拦截查看、修改。
明文Plain text
密文Cipher text
加密Encryption/Encrypherment：将明文转化为密文
解密Decrytion/Decipherment：讲密文还原为明文
加密钥匙EK Encryption Key：加密时配合加密算法的数据
解密钥匙EK Encryption Key：解密时配合解密算法的数据
各个字符按照顺序进行n个字符错位的加密方法。
（凯撒是古罗马军事家政治家）
多次使用恺撒密码来加密并不能获得更大的安全性，因为使用偏移量A加密得到的结果再用偏移量B加密，等同于使用A+B的偏移量进行加密的结果。
凯撒密码最多只有25个密匙 +1到+25 安全强度几乎为0
（密钥为0或26时，明文在加密前后内容不变）
暴力枚举
根据密文，暴力列出25个密匙解密后的结果。
凯撒密码的例子是所有 单字母替代式密码 的典范，它只使用一个密码字母集。
我们也可以使用多字母替代式密码，使用的是多个密码字母集。
加密由两组或多组 密码字母集 组成，加密者可自由的选择然后用交替的密码字母集加密讯息。
（增加了解码的困难度，因为密码破解者必须找出这两组密码字母集）
另一个多字母替代式密码的例子“维吉尼亚密码”，将更难解密
（法语：Vigenère cypher），
它有26组不同用来加密的密码字母集。
每个密码字母集就是多移了一位的凯撒密码。
维吉尼亚方格（替换对照表）：
维吉尼亚密码引入了密匙概念。
同一明文在密文中的每个对应，可能都不一样。
移位式密码，明文中出现的字母依然出现在密文中，只有字母顺序是依照一个定义明确的计划改变。
许多移位式密码是基于几何而设计的。一个简单的加密（也易被破解），可以将字母向右移1位。
例如，明文"Hello my name is Alice."
将变成"olleH ym eman si ecilA."
密码棒（英语：scytale）也是一种运用移位方法工具。
如
明文分组，按字符长度来分，每5个字母分一组。
并将各组内的字符的顺序进行替换。
具体例子
纵栏式移项密码
先选择一个关键字，把原来的讯息由左而右、由上而下依照关键字长度转写成长方形。接着把关键字的字母依照字母集顺序编号，例如A就是1、B就是2、C就是3等。例如，关键字是CAT，明文是THE SKY IS BLUE，则讯息应该转换成这样：
C A T
3 1 20
T H E
S K Y
I S B
L U E
最后把讯息以行为单位，依照编号大小调换位置。呈现的应该是A行为第一行、C行为第二行、T行为第三行。然后就可以把讯息"The sky is blue"转写成HKSUTSILEYBE。
另一种移位式密码是中国式密码（英语：Chinese cipher），移位的方法是将讯息的字母加密成由右而左、上下交替便成不规则的字母。范例，如果明文是：THE DOG RAN FAR，则中国式密码看起来像这样:
R R G T
A A O H
F N D E
密码文将写成：RRGT AAOH FNDE
绝大多数的移位式密码与这两个范例相类似，通常会重新排列字母的行或列，然后有系统的移动字母。其它一些例子包括Vertical Parallel和双移位式（英语：Double Transposition）密码。
更复杂的算法可以混合替代和移位成为积密码（product cipher）；现代资料区段密码像是DES反复位移和替代的几个步骤。
行数=栏数
明文，分为N栏（N行） 按照明文本来的顺序，竖着从上往下填。
【实例1】
明文123456
栏数2（行数2）
密文135246
135
246
拆成2行（2栏），竖着看密文——得到明文
【实例2】明文123456789abcdefghi 栏数9 （行数）---密文1a2b3c4d5e6f7g8h9i
拆成9行竖着看密文.
1a
2b
3c
4d
5e
6f
7g
8h
9i
古典密码【栅栏密码安全度极低】组成栅栏的字母一般一两句话，30个字母。不会太多！ 加解密都麻烦
是指研究字母或者字母组合在文本中出现的频率。应用频率分析可以破解古典密码。
工具
在线词频分析
“恺撒密码”据传是古罗马恺撒大帝用来保护重要军情的加密系统。它是一种替代密码，通过将字母按顺序推后起3位起到加密作用，如将字母A换作字母D，将字母B换作字母E。据说恺撒是率先使用加密函的古代将领之一，因此这种加密方法被称为恺撒密码。
假如有这样一条指令：
RETURN TO ROME
用恺撒密码加密后就成为：
UHWXUA WR URPH
如果这份指令被敌方截获，也将不会泄密，因为字面上看不出任何意义。
这种加密方法还可以依据移位的不同产生新的变化，如将每个字母左19位，就产生这样一个明密对照表：
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
在这个加密表下，明文与密文的对照关系就变成：
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.
很明显，这种密码的密度是很低的，只需简单地统计字频就可以破译。于是人们在单一恺撒密码的基础上扩展出多表密码，称为“维吉尼亚”密码。它是由16世纪法国亨利三世王朝的布莱瑟·维吉尼亚发明的，其特点是将26个恺撒密表合成一个，见下表：
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 CC 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
维吉尼亚密码引入了“密钥”的概念，即根据密钥来决定用哪一行的密表来进行替换，以此来对抗字频统计。假如以上面第一行代表明文字母，左面第一列代表密钥字母，对如下明文加密：
TO BE OR NOT TO BE THAT IS THE QUESTION
当选定RELATIONS作为密钥时，加密过程是：明文一个字母为T，第一个密钥字母为R，因此可以找到在R行中代替T的为K，依此类推，得出对应关系如下：
密钥:RELAT IONSR ELATI ONSRE LATIO NSREL
明文:TOBEO RNOTT OBETH ATIST HEQUE STION
密文:KSMEH ZBBLK SMEMP OGAJX SEJCS FLZSY
历史上以维吉尼亚密表为基础又演变出很多种加密方法，其基本元素无非是密表与密钥，并一直沿用到二战以后的初级电子密码机上。
回答者：西伯利亚的狼 - 状元 十四级 5-20 20:32
“恺撒密码”据传是古罗马恺撒大帝用来保护重要军情的加密系统。它是一种替代密码，通过将字母按顺序推后起3位起到加密作用，如将字母A换作字母D，将字母B换作字母E。据说恺撒是率先使用加密函的古代将领之一，因此这种加密方法被称为恺撒密码。
假如有这样一条指令：
RETURN TO ROME
用恺撒密码加密后就成为：
UHWXUA WR URPH
如果这份指令被敌方截获，也将不会泄密，因为字面上看不出任何意义。
这种加密方法还可以依据移位的不同产生新的变化，如将每个字母左19位，就产生这样一个明密对照表：
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
在这个加密表下，明文与密文的对照关系就变成：
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.
很明显，这种密码的密度是很低的，只需简单地统计字频就可以破译。于是人们在单一恺撒密码的基础上扩展出多表密码，称为“维吉尼亚”密码。它是由16世纪法国亨利三世王朝的布莱瑟·维吉尼亚发明的，其特点是将26个恺撒密表合成一个，见下表：
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 CC 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
维吉尼亚密码引入了“密钥”的概念，即根据密钥来决定用哪一行的密表来进行替换，以此来对抗字频统计。假如以上面第一行代表明文字母，左面第一列代表密钥字母，对如下明文加密：
TO BE OR NOT TO BE THAT IS THE QUESTION
当选定RELATIONS作为密钥时，加密过程是：明文一个字母为T，第一个密钥字母为R，因此可以找到在R行中代替T的为K，依此类推，得出对应关系如下：
密钥:RELAT IONSR ELATI ONSRE LATIO NSREL
明文:TOBEO RNOTT OBETH ATIST HEQUE STION
密文:KSMEH ZBBLK SMEMP OGAJX SEJCS FLZSY
历史上以维吉尼亚密表为基础又演变出很多种加密方法，其基本元素无非是密表与密钥，并一直沿用到二战以后的初级电子密码机上。
