茶年 · 中文维基百科

替换式密码

Wikipedia · 2026-03-08 维基百科 👁 1 阅读

替換式密碼，又名取代加密法，是密碼學中按規律將文字加密的一種方式。替換式密碼中可以用不同字母數為一單元，例如每一個或兩個字母為一單元，然後再作加密。密文接收者解密時需用原加密方式解碼才可取得原文本。由於拼音文字中字的組成為有限的字母，以英語為例只有26個字母，組成可能的單元數較少，因此使用替換式密碼相對較為容易，而且亦可使用簡單機械進行加密；相反，非拼音文字如中文則因單元數非常大難以使用一般加密方式，必需建立密碼本，然後逐字替換。更何況某些非拼音文字中字字皆由不同大小的字根來組字，較難轉換，因此使用替換式密碼的示例比較少。

但對比還是很難。

當以替換式密碼與置換式密碼（或稱轉位式密碼或移轉式密碼）相比較時，可以發現轉位式密碼只是改變明文中單元的位置，而單元本身沒有轉變；相反，替換式密碼只是轉換單元，但密文中單元的位置沒有改變。

替換式密碼亦有許多不同類型。如果每一個字母為一單元（或稱元素，然後使用電報傳送消息：

SIAAZ QLKBA VAZOA RFPBL UAOAR

如果該段明文的長度不能被五整除，將需要在最後用“NULL”補齊

這些功能增加的安全性與以前其實相差不大，因為基本上所有奇怪的符號最後都會轉換成A-Z字母。

有時銷售人員會在他們的名單和目錄中使用非常簡單的加密法：用字母來代替數字。

例子：MAT代表120。

簡易替換密碼的安全性
簡易替換密碼的缺點是字母表中的最後幾個字母（其中大多是低使用頻率）往往留在最後。加強的辦法是在加密後再做一次縱欄式移調，但很多時也沒有這樣做。

儘管加密用到的密鑰可能性很大（26! ≈ 288.4，若88位元），但要破解單表加密卻異常容易。只要提供有合理長度的密文（見下文），密碼分析就能通過的分析推斷最常見的單元的意義，即頻率分析。這使破解者可用剔除法，把有個單元的意思解出來，見一個破解的例子。在某些情況下，可以從它們的字母的格局來破解，例如“attract”和“osseous”是英語中仅有的“ABBCADB”模式的“根”，即如遇見有簡易替換密碼的密文中出現“ABBCADB”，即可猜測其為“attract”或“osseous”。康樂及報紙拼圖等包含著不少這種加密法。

按照英語的，密文平均最少需要27.6個字母才能破解混合表簡易替換密碼。而在正常情況下，假設遇到的是新排列方式，但通常都需要約50個字母（當中有些密文可以用得比較少）。然而，當密文有極平坦的頻率分佈，密文長度的需求可能越來越大。同時，加密者可以添加空字元來造成平坦的頻率分佈。

另外，有另一種方法來“偽造”頻率分佈，名為漏字文。顧名思義，這些文章會有意避免使用某個或某幾個特定字母。如果漏掉的是E，那麼若然繼續以正常的頻率分析（估計最高頻率者為E）就不可能找出真正的明文。

諧音替換法
中加密的訊息]]
早期的加密中，為增加替換式密碼應付頻率分析攻擊的強度，有時會採用“諧音”來改變明文字母頻率。在這種加密算法中，明文字母可以映射到多個密文符號。通常情況下，頻率最高的明文符號（如E）會比低使用頻率的字母（如X）有更多的諧音符號，使頻率分佈更為平坦，讓分析更困難。

但亦因此，只是字母之間互相替換就會造成不夠分配，從而有了好幾種不同的解決方法。其中最簡單的方式可以算是用1-0共10個數字作為某些字母的替換。另一種方法則是將現有的字母分開成原字母配以簡單的變化、大寫、小寫、上下倒轉的字母、鏡像文字（左右倒轉）等。雖然更為藝術化，卻不代表一定更安全，其中一些諧音替換法全部使用新發明的奇特符號來代表字母。（參見伏尼契手稿以及愛倫·坡所著的金甲蟲）

一種有趣的變化名為，其密碼是第一次嘗試在電腦的數據庫上加密。在斯塔爾的方法中，無論是明文還是密文都是以二進制字符串存儲，因此諧音的數量可以非常大，使得頻率分析比平常更為困難。

。

多表替換加密
在1467年，多表替換密碼由萊昂·巴蒂斯塔·阿爾伯蒂以圓碟的形式首次描述。約翰尼斯·特里特米烏斯所著的《隱寫術》（）中介紹了一種表格（見下；15世紀已完成但很久以後才出版）。1563年，喬瓦尼·巴蒂斯塔·德拉波爾塔在《書寫中的隱蔽字符》（）描述了一個更複雜的混合字母版本。

在一個多表替換密碼中，會使用多個字母作為密碼。為了加快加密或解密速度，所有的字母通常寫在一張表格上，密碼學上稱作tableau。這種表格通常是26×26，因為這樣才能放下全部26個英文字母。填充表格及選擇下次使用的字母的方法，就是不同多字母替換密碼之間的定義。多字母替換密碼比單字母更難打破，因為其替換可能性多，密文要較長才可。

其中最著名的一種為吉奧萬·巴蒂斯塔·貝拉索於1585年推出的維吉尼亞密碼），使得可以計算維吉尼亞密碼中關鍵字的長度。。

。

。

一次性密碼本
一次性密碼本是一種頗特別的替換密碼。它由於第一次世界大戰後期建立。克勞德·夏農約在第二次世界大戰期間，在數學上證明它的保密性牢不可破，其過程於1940年末首次出版。在常見的做法中，一次性密碼本可以被稱為一個單次替換密碼。通常情況下，明文字母將以某種方式（通常為邏輯異或。

一次性密碼本在大多數情況下都是不切實際或難以使用，因為它需要關鍵字跟明文一樣（或更）長、“完全”隨機、只能使用一次，更要保證除了發送者和接收者之外其它所有人都不知道。當這些條件有一項沒有執行，甚至只是極其輕微的違反，一次性密碼本便再也不是堅不可摧，甚至一觸即潰。美國曾於第二次世界大戰期間用非隨機的一次性密碼本加密訊息，再將其送往蘇聯。美國的密碼學家於40年代開始就能破解極少數一次性密碼本。（見维诺那计划）

古巴危機後，莫斯科-華盛頓熱線中開始使用一次性密碼本來加密訊息。

  • 最終幻想X中斯畢拉世界的語言實際上是一種替換密碼，其發音方法卻同為拉丁系統（例如你在英語中是you，然後加密至oui，再以法語來讀出oui）。
  • 乃出個未來中外星人的語言的符號全由英文替換加密而成。觀眾相當快就破譯出來，過程是在“Slurm”（外星人字）和“Drink”（英語）之間找到其密鑰。後來，生產商建立了第二套外星人語言，其使用了數學密碼的更換和組合。然而，此密碼再一次遭破譯，方法是將英語轉為1至26，轉換之後再加上前一個字母的編號，再同餘26（亦即代表前字母為Z時後字母不會加密）。這些加密訊息可以從整個系列中每一集和其隨後推出的電影中看出。

参考文献
;书籍

  • Yardley, Herbert. The American Black Chamber. Bobbs-Merrill, 1931.

外部連結

參見

  • Dvorak加密
  • 維吉尼亞密碼
  • Leet
  • 仿射密碼
#虛構語言 #古典密码

评论 (0)

  • 还没有评论，来抢沙发吧。