古典密码体制简介
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单表代换密码：对所有的明文字母，都用一种固定的代换进行加密 多表代换密码：用一个以上的代换表进行加密，如Vigenere密码
多字母代换密码：每一次对多个字母进行代换，如Hill
密码
单表代换密码：
假 设 明 文 和 密 文 都 是 由 英 文 字 母 组 成 。 将 26 个 英 文 字 母 和
选自The return of Sherlock Holmes
◦ The adventure of the Dancing Men ◦ by Arthur Conan Doyle ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Sherlock Holmes John Watson Hilton Cubitt Elsie Patrick Abe Slaney
关于多字母代换密码：
◦ 已有事实表明，用唯密文攻击方法分析单表和多表代换密码是可行 的，但用唯密文攻击方法分析多字母代换密码（如Hill密码）是比 较困难的。 ◦ 分析多字母代换密码多用已知明文攻击方法。 ◦ Hill密码是一个线性密码，利用这一点，在已知明文攻击下，利用 解线性方程组就可以容易地破译它，这也告诉我们，在密码设计中 必须引入非线性运算。
使用频率就可以成功的破译单表代换密码。
比如，在明文、密文字母表为英文的情况下，许多密码 分析方法都利用了英文语言的统计特性。 可以从各种小说、杂志和报纸上统计出26个英文字母出 现的频率，见下表，是一个统计结果。
根据统计数据，Beker和Piper把26个英文字母划分成如 下5组：
E的概率大约为0.120； T 、 A 、 O 、 I 、 N 、 S 、 H 、 R 的概率在 0.06 至 0.09 之间； D、L的概率大约为0.04； C 、 U 、 M 、 W 、 F 、 G 、 Y 、 P 、 B 的 概 率 在 0.015 至
和Watson赶赴RidingThorpe庄园
悲剧发生: Cubitt被枪击身亡 Elsie受了枪伤
给Elriges农场的Slaney送了封信 Slaney自投罗网
E
旗子—单词结束
AM HERE ABE S LAN EY
A T E L R I G E S
COME E LS I E
LEVER, NEVER, SEVER
在计算机出现以前，出现的密码体制统称为古 典密码体制。一般情况下，明文和密文由同一 字母表构成，如英文字母表。 很多古典密码都比较简单、且容易破译，但了 解这些密码及其分析方法对理解现代密码学是 十分有益的。
最常见的做法是，将明文中的一个（或几个）字母用另一 个（或几个）字母代替，将这种密码称为代换密码。分为 两类： 单字母代换密码：将一个字母替换成另一个字母
为了减少密钥量，在实际应用中多采用周期多表代换密码，即代
换表个数有限，重复使用。例如Vigenere密码，1858年提出。
关于多表代换密码：
在单表代换下，除了字母名称改变以外，字母的频率、重复字母模 式、字母结合方式等统计特性并未改变，依靠这些不变的统计特性就 能破译单表代换。 而在多表代换下，原来明文中的这些特性通过多个表的平均作用而 被隐蔽了起来，然而，利用密文字母表（如英文）呈现出的一些其他 统计特性，仍然可以破译这种密码（如破译Vigenere密码）。
0.023之间； V、K、J、X、Q、Z的概率小于0.01
另外，考虑两字母组或三字母组组成的固定序列也是很有 用的: 以下是 30 个最常见的两字母组（出现次数递减）：
TH,HE,IN,ER,AN,RE,DE,ON,ES,ST,EN,AT,TO,NT,HA, ND,OU,EA,NG,AS,OR,TI,IS,ET,IT,AR,TE,SE,HI和OF 12 个 最 常 见 的 三 字 母 组 是 （ 出 现 次 数 递 减 ） ： THE,ING,AND,HER,ERE,ENT,THA,NTH,WAS,ETH,FO R和DTH
0,1,2,…25共26个数字相对应，即A对应0，B对应1，…Z对应25。
那么，{0,1,2,…25}上的一个置换就对应一种加密变换，总共有26!
种可能的变换，相当于密钥空间的个数为26!(大约为4*10 ，约 88.3 2 )。
利用穷举搜索不行，然而，可以用统计的方式破译它。 通过字母的
26
主要人物
地点
◦ 221B Baker Street ◦ Riding Thorpe Manor
Hilton Cubitt和Elsie Patrick结婚, RidingThorpe 庄园内一张跳舞小人的纸引起了Elsie的不安
两星期后, Cubitt又发现一系列的小人
两天后
三天后
Holmes破译中…… 发了一封长电报给某人 收到Cubitt的另一条消息
多表代换密码：
以一系列（两个以上）代换表依次对明文消息的字母进行代换。 令f(f1,f2,…)为代换序列，设m=
Байду номын сангаас
m1m2…是一个明文字母序列，则
相应的密文字母序列为: c=Ek(m)=f1(m1) f2(m2)…
若f是非周期的无限序列，所对应的密码称为非周期多表代换密码。
这类密码对每个明文都采用不同的代换表（或密钥）进行加密， 即一次一密密码。
ELS I E
PR EPARE
T O M EET
THY GOD
COME
HERE AT
ONCE
多字母代换密码：每一次对多个字母进行代换，如Hill
密码
单表代换密码：
假 设 明 文 和 密 文 都 是 由 英 文 字 母 组 成 。 将 26 个 英 文 字 母 和
选自The return of Sherlock Holmes
◦ The adventure of the Dancing Men ◦ by Arthur Conan Doyle ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ Sherlock Holmes John Watson Hilton Cubitt Elsie Patrick Abe Slaney
关于多字母代换密码：
◦ 已有事实表明，用唯密文攻击方法分析单表和多表代换密码是可行 的，但用唯密文攻击方法分析多字母代换密码（如Hill密码）是比 较困难的。 ◦ 分析多字母代换密码多用已知明文攻击方法。 ◦ Hill密码是一个线性密码，利用这一点，在已知明文攻击下，利用 解线性方程组就可以容易地破译它，这也告诉我们，在密码设计中 必须引入非线性运算。
使用频率就可以成功的破译单表代换密码。
比如，在明文、密文字母表为英文的情况下，许多密码 分析方法都利用了英文语言的统计特性。 可以从各种小说、杂志和报纸上统计出26个英文字母出 现的频率，见下表，是一个统计结果。
根据统计数据，Beker和Piper把26个英文字母划分成如 下5组：
E的概率大约为0.120； T 、 A 、 O 、 I 、 N 、 S 、 H 、 R 的概率在 0.06 至 0.09 之间； D、L的概率大约为0.04； C 、 U 、 M 、 W 、 F 、 G 、 Y 、 P 、 B 的 概 率 在 0.015 至
和Watson赶赴RidingThorpe庄园
悲剧发生: Cubitt被枪击身亡 Elsie受了枪伤
给Elriges农场的Slaney送了封信 Slaney自投罗网
E
旗子—单词结束
AM HERE ABE S LAN EY
A T E L R I G E S
COME E LS I E
LEVER, NEVER, SEVER
在计算机出现以前，出现的密码体制统称为古 典密码体制。一般情况下，明文和密文由同一 字母表构成，如英文字母表。 很多古典密码都比较简单、且容易破译，但了 解这些密码及其分析方法对理解现代密码学是 十分有益的。
最常见的做法是，将明文中的一个（或几个）字母用另一 个（或几个）字母代替，将这种密码称为代换密码。分为 两类： 单字母代换密码：将一个字母替换成另一个字母
为了减少密钥量，在实际应用中多采用周期多表代换密码，即代
换表个数有限，重复使用。例如Vigenere密码，1858年提出。
关于多表代换密码：
在单表代换下，除了字母名称改变以外，字母的频率、重复字母模 式、字母结合方式等统计特性并未改变，依靠这些不变的统计特性就 能破译单表代换。 而在多表代换下，原来明文中的这些特性通过多个表的平均作用而 被隐蔽了起来，然而，利用密文字母表（如英文）呈现出的一些其他 统计特性，仍然可以破译这种密码（如破译Vigenere密码）。
0.023之间； V、K、J、X、Q、Z的概率小于0.01
另外，考虑两字母组或三字母组组成的固定序列也是很有 用的: 以下是 30 个最常见的两字母组（出现次数递减）：
TH,HE,IN,ER,AN,RE,DE,ON,ES,ST,EN,AT,TO,NT,HA, ND,OU,EA,NG,AS,OR,TI,IS,ET,IT,AR,TE,SE,HI和OF 12 个 最 常 见 的 三 字 母 组 是 （ 出 现 次 数 递 减 ） ： THE,ING,AND,HER,ERE,ENT,THA,NTH,WAS,ETH,FO R和DTH
0,1,2,…25共26个数字相对应，即A对应0，B对应1，…Z对应25。
那么，{0,1,2,…25}上的一个置换就对应一种加密变换，总共有26!
种可能的变换，相当于密钥空间的个数为26!(大约为4*10 ，约 88.3 2 )。
利用穷举搜索不行，然而，可以用统计的方式破译它。 通过字母的
26
主要人物
地点
◦ 221B Baker Street ◦ Riding Thorpe Manor
Hilton Cubitt和Elsie Patrick结婚, RidingThorpe 庄园内一张跳舞小人的纸引起了Elsie的不安
两星期后, Cubitt又发现一系列的小人
两天后
三天后
Holmes破译中…… 发了一封长电报给某人 收到Cubitt的另一条消息
多表代换密码：
以一系列（两个以上）代换表依次对明文消息的字母进行代换。 令f(f1,f2,…)为代换序列，设m=
Байду номын сангаас
m1m2…是一个明文字母序列，则
相应的密文字母序列为: c=Ek(m)=f1(m1) f2(m2)…
若f是非周期的无限序列，所对应的密码称为非周期多表代换密码。
这类密码对每个明文都采用不同的代换表（或密钥）进行加密， 即一次一密密码。
ELS I E
PR EPARE
T O M EET
THY GOD
COME
HERE AT
ONCE