古典密碼 置換密碼

2021-08-08 23:48:26 字數 2182 閱讀 8624

置換密碼是一種通過一定規則改變字串中字元的順序從而實現加密的密碼演算法。常見的是將明文本串按照n個一行形成矩陣,然後再按列讀出,矩陣的列數(n)和按列讀出的順序便是金鑰。

我們以字串「hello-my-cipher」為例來演示加密過程

選擇金鑰,我們這裡使用「4213」作為金鑰。該金鑰共4位,表示中間結果的矩陣共4列,4213表示按照第四列,第二列,第一列,第三列的順序讀出形成密文

生成中間結果矩陣(該行不夠4個則用明文中不包含的固定字元填充,這裡使用『@』)

h  e  l  l

o - m y

- c i p

h e r @

按照金鑰所示的列順序讀出

lyp@e-ceho-hlmir

至此加密完成

解密過程即按照金鑰所示的長度順序恢復出矩陣,再按行讀取即可。

根據置換密碼演算法的特點,破解的主要難點是確定金鑰的長度。我們可以根據密文的第乙個和第二個字元在明文中的位置之差得出金鑰的長度,但這中方法並不總是有效,例如helloeye用金鑰1234加密後密文前兩個字元是he,而h,e在明文中的位置有1和4,再例如helloeye用3124加密後前兩個字元是ly,而l,y在明文中的位置有4和5,所以這個方法無法完全確定金鑰長度。假如我們確定了金鑰長度,就可以把明文形成矩陣,然後比對密文和明文矩陣的列,便能確定按列讀出的順序,也就得到了金鑰。(這裡還有碰到明文矩陣中兩列完全一樣情況,這樣就得不到完整的金鑰)

舉個栗子:

明文:abcdefgh

金鑰:2143

加密結果:bfaedhcg(8個字元)

根據bf在明文中的位置,第2和第6,得到金鑰長度為4,則每列長度為8/4

=2,然後生成矩陣

a b c d

e f g h

密文中前2個字元為bf,找到矩陣中bf列為第二列,金鑰第一位是2,密文中接下來2個字元是ae,找到矩陣中ae

列為第一列,金鑰第二位是1,按這個方法,就可以得到金鑰為2143了

當面對金鑰長度有多種可能的時候,目前在我看來只能全部試過,所以這個破解不算完全。

/*置換密碼編碼

*permutation_encode(plain_text,len,key,key_len,&result)

*@para1:字串明文

*@para2:該明文的長度

*@para3:以字串數字表示的金鑰,即讀取列的順序

*@para4:金鑰的長度,也是置換中矩陣行的長度

*@para5:用來接收結果的二級指標(傳入引數時使用&+一級指標)

*返回加密後字串的長度

**permutation_decode(cipher_text,len,key,key_len,&result)

*引數與加密函式類似,區別是第乙個為密文字串

*返回解密後明文的長度

*//*編碼*/

intpermutation_encode

(const

char

* plain_text,

int len,

const

char

* key,

int key_len,

char

** result)

else

/*該列最後一行沒有字元,則填充@*/

/*取該列下乙個字元*/

p_plain = p_plain + key_len;

} cipher_text[space]

='\0'

;*result = cipher_text;

return space;

}int

permutation_decode

(char

* cipher_text,

int len,

char

* key,

int key_len,

char

** result)

else

/*正常讀取*/

p_plain = p_plain + key_len;

} plain_text[plain_text_len]

='\0'

;*result = plain_text;

return plain_text_len;

}

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