密碼學 - 轉置技術

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轉置技術是一種加密方法，它透過對給定的明文進行置換來工作。轉置密碼是透過使用轉置技術將普通文字對映到密文而建立的。

本章將涵蓋轉置技術的多種用途，以及轉置和替換技術之間的差異。

另一方面，替換方法用密文中的符號替換明文中的符號。但是，轉置方法透過對原始明文應用置換來生成密文。

轉置技術

• 柵欄轉置

• 列置換

• 列置換 - 多輪

• 書籍密碼/執行金鑰密碼

• 維爾南密碼

讓我們在下面的部分中逐一討論這些技術 -

柵欄轉置

柵欄是一種基本的轉置方法，其中明文寫成一系列對角線，然後逐行讀取以生成密文。

演算法

• 步驟 1：使用一系列對角線來編寫明文。

• 步驟 2：然後將文字作為一系列行讀取，以提取密文。

為了幫助您理解它，讓我舉一個例子。

明文：讓我們今天見面

我們現在將這個簡單的句子以對角線格式編寫，如下所示，遵循特定的順序 -

透過檢視影像，我們可以看到為什麼它被稱為“柵欄”，它實際上看起來像一個柵欄。

將訊息寫成一系列對角線後，必須將其作為一系列行讀取以提取密文。因此，在讀取第一行後，密文的前半部分將為 -

Ltsetoa

我們將透過讀取柵欄的第二行來解密密文的第二部分 -

eumeTdy

現在，我們將密文的兩個部分加在一起以獲得完整的密文，如下所示 -

密文：LTSETOAEUMETDY

柵欄密碼易於使用，對於密碼分析師來說，破解起來也更容易。因此，需要一種更復雜的方法。

列置換

與柵欄相比，列置換密碼更加複雜。要使用此方法獲取密文，請使用以下步驟 -

演算法

• 步驟 1：明文以逐行的方式寫入給定大小的矩形矩陣中。

• 步驟 2：要獲取密文，請逐列讀取矩形矩陣中的文字。但是，在逐列讀取資料之前，必須先置換列的順序。接收到的訊息是密文訊息。

要了解列置換，請考慮以下示例 -

明文：讓我們今天見面

將明文放置在一個預定義大小的矩形中。在我們的例子中，矩形的定義大小為 3x5。下圖顯示了放置在 3x5 矩形中的明文。此外，我們還置換了列的順序。

要獲取密文，我們需要以置換後的列順序逐列讀取明文。因此，使用列置換密碼建立的密文如下 -

密文：LUETAESEOYEMTD

與柵欄密碼類似，列置換密碼也很容易破解。密碼分析師只需要測試列順序的一些排列和組合，即可獲得導致原始訊息的置換列順序。因此，必須使用更復雜的方法來確保加密的安全性。

列置換 - 多輪/改進的列置換

它與簡單的列置換方法相同，但提供了一些改進。此列置換方法對明文應用多次。使用多輪列置換方法的步驟如下 -

演算法

• 步驟 1：明文以逐行的方式寫入預定義的矩形中。

• 步驟 2：要獲取密文，請逐列讀取矩形中的明文。在逐列讀取矩形中的文字之前，請以與基本列置換技術相同的方式重新排列列。

• 步驟 3：重複上述步驟多次以生成最終密文。

因此，現在我們將根據上述方法執行第一輪，第一輪後的密文將如下所示 -

密文：LUETAESEOYEMTD

要解密第二輪的密文，請將第一輪的密文排列在一個 3x5 的矩形中並重新排列列。提取的第二輪密文為 LSYETMOATTEMUD。在此方法中，我們可以根據需要執行任意次數的迭代。增加重複次數會增加複雜度。

書籍密碼/執行金鑰密碼

書籍密碼，也稱為執行金鑰密碼，其操作基本原理與一次性密碼本密碼相同。在一次性密碼本密碼中，金鑰與明文長度相同，並在使用後刪除。每次使用新金鑰傳送新訊息。

金鑰或一次性密碼本是從書籍中提取的，這比書籍密碼中的一次性密碼有所改進。讓我們概述一下各個階段 -

• 步驟 1：將明文轉換為數字形式：A=0，B=1，C=3，...Z=25。

• 步驟 2：從任何書籍中獲取一次性密碼本或金鑰，並將其轉換為數字格式。但金鑰必須與明文長度相同。

• 步驟 3：現在組合明文和金鑰的數字形式，將每個明文字母與相應的金鑰文字字母匹配。如果任何明文字母與匹配的金鑰文字字母的總和超過 26，則減去 26。

讓我們用一個例子來討論一下 -

明文：明天見面。

金鑰來自書籍：ANENCRYPTION。

現在我們必須將此明文和金鑰文字轉換為數字形式，並將它們組合起來以獲得密文，如下面的影像所示 -

新增明文和金鑰文字的數字形式。因此，在新增這兩個值後，我們將得到 12 7 8 32 21 31 36 29 36 25 28 35 -

現在我們在上面的結果中得到了一些數字（以粗體顯示），這些數字大於 26，所以我們將這些數字減去 26，最終結果將是 − 12 17 8 6 21 5 10 3 10 25 3 9。

因此，新的密文將是：MRIGVFKDKZDJ。

維爾南密碼

一次性密碼本是維爾南密碼的一個子集，它使用一組隨機的、不重複的字元作為其輸入密文。用於轉置的密文在使用後永遠不會用於其他訊息。輸入密文的長度需要與明文的長度匹配。

演算法

• 步驟 1：將明文中的每個字元按數字順序排列，例如 A = 0，B = 1，... Z = 25。

• 步驟 2：對輸入密文中的每個字元再次執行步驟 1。

• 步驟 3：對於每個等效於明文字元的數字，將相應的輸入密文字元數字加 1。

• 步驟 4：如果總和大於 25，則從中減去 26。

• 步驟 5：將每個和的數字轉換為相應的字元。

• 步驟 6：步驟 5 的輸出將成為密文。

維爾南密碼僅適用於簡短的訊息，因為在使用後，輸入密文不能再次使用。

例如：明文訊息是 point，密文是 ntcba

因此，密文將是：bgkot。

所以，這就是關於轉置技術的全部內容，它使用置換將明文轉換為密文。