密碼學 - 多表代換密碼

多表代換密碼使用多個字母表來替換字母，根據字母在文字中的位置確定加密方式。與基本密碼不同，多表代換密碼建立了一種一對多的關係，其中每個字母都有多個可能的加密方式。阿爾伯蒂密碼發明於 1467 年，是最早已知的多種字母表密碼。它利用一系列隨機字母表進行加密，密文中的大寫字母表示字母表之間的切換。

它可以使用這種密碼，阿爾伯蒂使用密碼盤來顯示明文字母如何與密文字母連線。在這個密碼中，每個密文字元都由明文字元及其在訊息中的位置決定。

顧名思義，多表代換意味著使用多個金鑰而不是隻有一個。這意味著金鑰應該是一系列子金鑰的流，每個子金鑰都取決於需要該子金鑰進行加密的明文字元的位置。

它是如何工作的？

需要一個金鑰流 k = (K1, K2, K3,. . .) ，其中 Ki 用於加密明文中的第 i 個字元，並構成密文中第 i 個字元。維吉尼亞密碼是這些演算法中最著名且最簡單的。

維吉尼亞密碼是最簡單和最廣泛使用的多表代換密碼之一。在這種方法中，字母文字使用一系列凱撒密碼進行加密，這取決於關鍵字的字母。

凱撒密碼恢復明文中的每個字母，使字母在字母表中保持恆定的右移位置。此移位使用模 26 實現。例如，在移位為 3 的凱撒密碼中，A 可以變為 D，B 可以變為 E，依此類推。

維吉尼亞密碼由一系列具有不同移位值的簡單替換密碼組成。在與明文的長度連線之前，此密碼會重複關鍵字。

加密是透過轉到與金鑰對應的表格中的行，並確定與明文字元對應的字母的列標題來執行的；維吉尼亞方格中對應行和列的交點處的字母生成密文字元。其餘明文使用類似的方法進行加密。

特點

這些方法具有以下共同特徵：

• 應用一組相關的單表代換規則。

• 金鑰決定用於轉換的規則。

示例

例如，“a”可以在文字開頭編碼為“d”，但在中間編碼為“n”。多表代換密碼具有隱藏基本語言字母頻率的優點。因此，攻擊者無法使用靜態的單個字母頻率來分割密文。

多表代換密碼的名稱

多表代換密碼是一種加密過程的形式，其中不同的字母以獨特的方式替換，使其更難以破解。以下是一些多表代換密碼的示例：

• 維吉尼亞密碼

• 比福特密碼

• Playfair 密碼

• 自動金鑰密碼

• 執行金鑰密碼

這些密碼使用不同的技術來改變替換模式，使其比凱撒密碼等基本密碼更安全。

單表代換密碼與多表代換密碼的比較

請參見下文對單表代換密碼和多表代換密碼之間區別的詳細說明：