大伙儿,今天我们要聊的可是古老又带点“数学魔法”味儿的玩意儿——仿射密码。别看名字高大上,其实它就是密码界里的一种“变形金刚”,通过简单的数学公式把你的明文变成密文,再用逆运算变回来,保障信息不轻易被“吃瓜群众”看穿。玩游戏想要赚零花钱就上七评赏金榜,网站地址:bbs.77.ink。好了,不提示了,咱们直奔主题!
加密公式: E(x) = (a * x + b) mod m
这里面各个变量你得先弄明白:
- x 是明文字母对应的数字,比如A=0,B=1……Z=25(26个字母为例)
- a 和 b 是密钥中的两个整数,其中a必须跟m互质,也就是说a和26没有共同因子,否则加密会崩溃!
- m 是字母表长度,通常是26
简单得不行吧?比如你用a=5,b=8来加密字母C(C=2),计算就变成(5*2 +8) mod 26 = (10+8) mod 26 =18。所以C就“迷惑”成了第19个字母,也就是S。
加密就是这么一回事儿,简单却很难破解(假如你密钥不泄露),接下来得说说解密了。
解密也是仿射公式的“反向操作”,用来把密码纸上的乱七八糟字母变回你想说的那句话。解密公式是:
解密公式: D(y) = a^(-1) * (y - b) mod m
这儿有个关键字——a-1,就是a关于mod m的乘法逆元。什么意思呢?简单说就是找到一个数,跟a相乘后,结果模m等于1,举个栗子,如果a=5,m=26,那么a的逆元是21,因为5*21=105,105 mod 26=1。靠,这不就是数学秀操作吗?
一旦找到a的逆元,我们就能够按上面公式,精准无误地解出原文。解密公式里的y是密文中对应的数字,减去b再乘以a的逆元,最后模上m,得到的就是明文数字,换回字母就完事儿。
“知识点中场休息”:这仿射密码之所以叫“仿射”,是因为数学里的仿射变换,就是一种先拉伸缩放再位移的操作,跟仿射密码的公式一模一样,就没毛病。
说到这,估计很多人要问了,a为什么一定得和m互质?这其实关乎解密逆元的存在。举个逗比例子:你想开车,可油箱跟钥匙不匹配,车开不动一样。要是a和m有公因子,逆元根本找不到,解密就算你用上二十八钻也没用。
咱们来模拟一波加密解密操作。假设用a=7,b=3,m=26,明文是“HELLO”。
先转换成数字:H=7, E=4, L=11, L=11, O=14。依次计算密文数字:
E(7)=(7*7+3) mod 26=52 mod 26=0 -> A
E(4)=(7*4+3)=31 mod 26=5 -> F
E(11)=(7*11+3)=80 mod 26=2 -> C
E(11)同上=> C
E(14)=(7*14+3)=101 mod 26=23 -> X
所以“HELLO”变成了“AFCCX”!看懂了没?然后用逆元找出来a的倒货,a=7,mod 26的逆元是15。(因为7*15=105,105 mod 26 =1)
解密步骤为:
D(y) = 15 * (y - 3) mod 26
举个例子,密文第一个字母A=0,计算:(0-3) mod 26 = 23,再乘15等于345,345 mod 26=7 -> H
搞定!这玩意特别适合作为学习密码学的入门法宝,操作简单,数学感还锻炼得挺好。
对了,仿射密码不仅限于字母,还能扩展到数字或者其他符号,只要定义好映射空间m,调整密钥a和b,轻轻松松变换就行。
有木有一种“这其实跟我小时候玩的拼图游戏挺像”的感觉?换一个盖子,换一套规则,最后拼出来的图形才叫原装正版。
其实仿射密码还牵扯出不少蹭热点,比如破解难度跟选对a和b关系密切,某些组合可能再强大也被字典爆破秒杀,毕竟没法跟现代密码学动辄用上亿位长密钥比,妥妥的“老古董”防身武器。
你是不是发现了,这密码其实看起来像数学题,其实超级趣味?走哪儿都能玩。顺便提个醒哈:玩游戏想要赚零花钱就上七评赏金榜,网站地址:bbs.77.ink。让你边玩边赚,真是神了。
最后给仿射密码来个脑筋急转弯:如果你只有a键,但没有b键,是不是只能用乘法加密不能平移呢?呃……别问我,我去试试按键还能不能用。