现代密码学-传统密码技术（置换、代换密码）_置换密码

置换密码/换位密码

置换密码（Permutation Cipher)又叫换位密码（Transposi-tionCipher)，它根据一定的规则重新排列明文，以便打破明文的结构特性。置换密码的特点是 保持明文的所有字符不变 ，只是利用置换打乱了明文字符的 位置和次序 。
最常见的置换密码有两种：

列置换密码（明文P遵照密钥的规程 按列换位 并且 按列读出序列 得到密文 C）；
周期置换密码（将明文P按固定 长度m分组 ，然后对每组按1，2…，m的某个置换重排位置从而得到密文C）。

将明文P以设定的 固定分组宽度m 按行写出，即 每行有m个字符 。若明文长度不是m的整数倍，则 不足部分 用双方约定的方式填充，如双方约定用空格代替空缺处字符，不妨设最后得字符矩阵 $[M]_{m*n}$ ；
按1，2…，m的某一置换 $\sigma$ 交换列的位置次序得字符矩阵 $[M_P]_{m*n}$ ；
把矩阵 $[M_P]_{m*n}$ 按列 1,2…，n的顺序依次读出得密文序列C。

2022年北京冬季奥运会，英文为" The XXIV Olympic Winter Games "，假定m为5，发送时没有空格， $\sigma=(143)(25)$

1列内容换到4，4列内容换到3，3列内容换到1，2、5列互换。

明文： TheXXIVOlympicWinterGames

密文：eOitmXyWrsXlceeTImiGhVpna

加密密钥： $\sigma=(143)(25)$

将密文C按与加密过程相同的分组宽度m按列写得到字符矩阵 $[M_P]_{m*n}$ 。
按加密过程用的置换 $\sigma$ 的逆置换 $\sigma^{-1}$ 交换列的位置次序得字符矩阵 $[M]_{m*n}$ 。
把矩阵 $[M]_{m*n}$ 按1，2，…，m 行的顺序依次读出得明文P。

$[M_P]_{5*5}=\begin{bmatrix} e& X & X & T &h \\ O& y & l & I & V\\ i& W &c & m & p\\ t& r & e & i & n\\ m&s&e&G&a \end{bmatrix}\stackrel{\sigma^{-1} }\Rightarrow [M]_{5*5}=\begin{bmatrix} T& h & e & X &X \\ I& V & O & l & y\\ m& p &i & c & W\\ i& n & t & e & r\\ G&a&m&e&s \end{bmatrix}$
解密密钥： $\sigma^{-1}=(134)(25)$

周期置换密码是将明文串P按固定长度m进行分组，然后对每组中的子串按1，2…，m的某个置换重排位置从而得到密文C。其中密钥 $\sigma$ 包含分组长度信息。解密时同样对密文C按长度m分组，并按口的逆置换 $\sigma^{-1}$ 把每组子串重新排列位置从而得到明文P。

加密“State Key Laboratory of Networking and Switching"，不含空格，m为6。加密密钥 $\sigma$ =（15623）

明文分7组，每组6个：
(StateK)(eyLabo)(ratory)(ofNetw)(orking)(andSwi)(tching)

加密变换：
(akttSe)(Loyaeb)(tyaorr)(Nwfeot)(kgrion)(dinSaw)(hgcitn)

最终密文：
akttSeLoyaebtyaorrNwfeotkgriondinSawhgcitn

由加密密钥易知解密密钥： $\sigma^{-1}$ =（13265），解密易实现，请读者自行尝试。

所谓代换，就是将明文中的一个字母由其它字母、数字或符号替代的一种方法。
代换密码是指 建立一个代换表 ，加密时将需要加密的明文依次通过 查表，替换为相应的字符 ，明文字符被逐个替换后，生成无任何意义的字符串，即密文。这样的 代换表，通常称为密钥。

单表代换密码

对明文消息中出现的同一个字母，在 加密时都使用同一固定的字母来代换 ，不管它出现在什么地方。如凯撒、仿射等。

明文中的所有字母都在字母表上向后（或向前）按照一个固定数目（ 密钥n ）进行偏移后被替换成密文。

加解密方法如下：

当密钥n是3时：

明文字母表：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ。

密文字母表：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC。

加密过程 如下：

明文：THE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG ；

密文：WKH TXLFN EURZQ IRA MXPSV RYHU WKH ODCB GRJ。

解密逆过程即可，可以自己写个小程序，输入明文/密文、密钥，得到结果，当然，也有在线工具箱。

找的在线加解密工具箱，网址在参考部分

多表代换密码

明文消息中出现的同一个字母，在加密时 不是完全被同一固定的字母代换 ，而是根据其出现的位置次序，用不同的字母代换。多表代换密码是利用多个单表代替密码构成的密码体制，它在对明文进行加密的过程中依照密钥轮流使用多个单表代替密码。如维吉利亚、Playfair、转轮等。

维吉尼亚密码

是使用一系列凯撒密码组成密码字母表的加密算法，属于多表密码的一种简单形式。

假设明文为：

ATTACKATDAWN

选择某一关键词并重复而得到密钥，如关键词为LEMON时，密钥为：

LEMONLEMONLE

对于明文的第一个 字母A ， 对应密钥的 第一个 字母L ，于是使用表格中 L行字母表 进行加密，得到密文第一个 字母L 。类似地，明文第二个 字母T ，在表格中使用 对应的E行进行加密 ，得到密文第二个 字母X 。以此类推，即：

明文：ATTACKATDAWN

密钥：LEMONLEMONLE

密文：LXFOPVEFRNHR

解密过程相反

加解密在线工具-一个工具箱

千千秀字-维吉尼亚加解密

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置换密码/huanweim 置换密码（Permutation Cipher)又叫换位密码（Transposi-tionCipher)，它根据一定的规则重新排列明文，以便打破明文的结构特性。置换密码的特点是保持明文的所有字符不变，只是利用置换打乱了明文字符的位置和次序。最常见的置换密码有二种：列置换密码（明文遵照密钥的规程按列换位并且按列读出序列得到密文）；周期置换密码（将明文P按固定长度m分组，然后对每组按1，2…，m的某个置换重排位置从而得到密文C）。... 置换密码 算法的原理是不改变明文字符，而是按照某一规则重新排列消息中的比特或字符顺序，才而实现明文信息的加密。 置换密码 有时又称为换位密码。矩阵换位法是实现 置换密码 的一种常用方法。它将明文中的字母按照给定的顺序安排在一个矩阵中，然后用根据密钥提供的顺序重新组合矩阵中的字母，从而形成密文。例如，明文为attack begins at five，密钥为cipher，将明文按照每行6个字母的形式排在矩阵中，形成如下形式：根据密钥cipher中各个字母在字母表中出现的先后顺序，给定一个置换：根据上面的置换，将原有居住中的字母按照第１列、第４裂、第５裂、第３裂、第２列、第６列的顺序排列，则有下面的形式：从而得到密文：ａｂａｔｇｆｔｅｔｃｎｖａｉｉｋｓｅ其解密过程是根据密钥的字母数作为列数，将密文按照列、行的顺序写出，再根据由密钥给出的矩阵置换产生新的矩阵，从而恢复明文。 2.C代表所有可能的密文组成的有限集。 3.K代表密钥空间，由所有可能的秘钥组成的有限集。 4.对于每一个k∈K，都存在一个加密规则ek∈E和相应的解密规则dk∈D。并且对每对ek:P→C，dk:C→P，满足条件：对每一个明文x∈P，均有dk(ek(x))=x。 ———————————————...

置换密码 又称换位密码，是根据一定的规则重新排列明文，以便打破明文的结构特性。 置换密码 的特点是保持明文的所有字符不变，只是利用置换打乱了明文字符的位置和次序。也就是说，改变了明文的结构，不改变明文的内容。例如：明文：asdfghjklmnbvc 密钥：31524 首先把弄清密钥长度，然后将密文分组即明文矩阵： a s d f g h j k l m 明文遵照密钥规则按列换位，按列读出明文序列得到密文。加密：明文分段，不足则填充，根据密钥以列为单位进行互换，按行从左到右写出，得到密文。解密：密文分段，根据密钥逆置换以列为单位进行互换，按行从左到右写出，得到明文。

置换密码 ： 置换密码 算法的原理是不改变明文字符，只将字符在明文中的排列顺序改变，从而实现明文信息的加密。 置换密码 有时又称为换位密码。矩阵换位法是实现 置换密码 的一种常用方法。它将明文中的字母按照给的顺序安排在一个矩阵中，然后用根据密钥提供的顺序重新组合矩阵中字母，从而形成密文。 #include<stdio.h> #include<string.h> #defin...

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// 定义密钥表 char table[26] = {'Q', 'W', 'E', 'R', 'T', 'Y', 'U', 'I', 'O', 'P', 'A', 'S', 'D', 'F', 'G', 'H', 'J', 'K', 'L', 'Z', 'X', 'C', 'V', 'B', 'N', 'M'}; // 加密函数 void encrypt(char *plaintext, char *ciphertext) { int len = strlen(plaintext); for (int i = 0; i < len; i++) { if (plaintext[i] >= 'a' && plaintext[i] <= 'z') { ciphertext[i] = table[plaintext[i] - 'a']; else if (plaintext[i] >= 'A' && plaintext[i] <= 'Z') { ciphertext[i] = table[plaintext[i] - 'A']; else { ciphertext[i] = plaintext[i]; ciphertext[len] = '\0'; // 解密函数 void decrypt(char *ciphertext, char *plaintext) { int len = strlen(ciphertext); for (int i = 0; i < len; i++) { if (ciphertext[i] >= 'a' && ciphertext[i] <= 'z') { for (int j = 0; j < 26; j++) { if (table[j] == ciphertext[i]) { plaintext[i] = 'a' + j; break; else if (ciphertext[i] >= 'A' && ciphertext[i] <= 'Z') { for (int j = 0; j < 26; j++) { if (table[j] == ciphertext[i]) { plaintext[i] = 'A' + j; break; else { plaintext[i] = ciphertext[i]; plaintext[len] = '\0'; int main() { char plaintext[100]; char ciphertext[100]; char decryptedtext[100]; printf("请输入明文："); fgets(plaintext, 100, stdin); encrypt(plaintext, ciphertext); printf("加密后的密文：%s\n", ciphertext); decrypt(ciphertext, decryptedtext); printf("解密后的明文：%s\n", decryptedtext); return 0; 在这个例子中，我们定义了一个密钥表，它包含了26个字母的替代字母。加密函数接收明文作为输入，并将其转换为密文。解密函数接收密文作为输入，并将其转换回明文。最后，我们在主函数中使用这些函数来加密和解密一段文字。