维吉尼亚密码引入了“密钥”的概念,即根据密钥来决定用哪一行的密表来进行替换,以此来对抗字频统计。假如以上面第一行代表明文字母,左面第一列代表密钥字母,对如下明文加密:
TO BE OR NOT TO BE THAT IS THE QUESTION
当选定RELATIONS作为密钥时,加密过程是:明文一个字母为T,第一个密钥字母为R,因此可以找到在R行中代替T的为K,依此类推,得出对应关系如下:
密钥:RE LA TI ONS RE LA TION SR ELA TIONSREL
明文:TO BE OR NOT TO BE THAT IS THE QUESTION
密文:KS ME HZ BBL KS ME MPOG AJ XSE JCSFLZSY
与凯撒密码类似,进行一下运算两次即可
巴蒂斯塔135246代表密码
密文:1、3、5,2、4、6(两层加密)
第一层对照文章找出相应的字,这两个字的拼音就是密文。
具体的步骤就是135为一组、246为一组,每组的三个数分别对应上述文章中的第几条第几点的内容的第几个字。
第二层将得到的密文就行维吉尼亚解密,密钥是文章中反反复复出现过的一个词的拼音,即文物。
最后将维吉尼亚翻译出来的英文对应英文字母的顺序,可以得到六位数的密码。
维吉尼亚密码的原理与凯撒密码类似,其实是凯撒的一种强化和变形,通过使加密相同明文的秘钥不同,来掩盖字符的频率。
但也不是找不到字符频率,我们可以发现,将用"h"字符加密的明文取出之后,就变成了普通的凯撒加密,这是可以通过字符频率分析来破解的。
用到的数学公式:重合指数
1.破解秘钥长度N。
2.将密文分成N组,逐个破解秘钥。
其中fi为每个字符在英文当中的频率。fi^2则表示连续取出两个相连的字符,它们相同的概率。英文中对26种情况求和的统计结果约为0.065。
Ni/N为密文中某个字符占密文的比例,假设秘钥长度为key_len,如果key_len组密文中的重合指数IC1也都与0.065接近,那么就可以推测key_len是秘钥长度了。
当秘钥长度key_len知道以后,我们将密文分成key_len个组,计算每个分组的IC2。
举个栗子:如果第一个分组都是用b字符进行加密,那么a字符的频率会转移到b字符上,c字符的频率会转移到d字符上......我们也做这种相应的转移,让b字符在密文的频率(N1/L)和a字符在英文的频率f0相乘,当然这只是其中一种猜测。我们将这26种字符可能都列出来,最接近IC的一定是用b字符加密的那一组。
维吉尼亚密码是以法国外交官、密码学家布莱斯·德·维吉尼亚的名字命名的,不过不是他本人发明的。
【加密原理】
维吉尼亚密码是在凯撒密码的基础上产生的一种加密方法,它将凯撒密码的全部25种位移排序为一张表,与原字母序列共同组成26行26列的密码表。
除了密码表,还必须有一个密钥。密钥由字母组成,最少一个字母,最多可与明文字母数相等。如果密钥只有1个字母,相当于就是凯撒密码。举个例子:
明文:I Love You
密钥:OK
首先,密钥长度需要与明文长度相同,如果少于明文长度,则重复拼接直到长度相等。本例中,明文长度为8个字母(非字母忽略),密钥补全为“OKOKOKOK”。
然后根据密码表进行加密。明文第一个字母是“I”,密钥第一个字母是“O”,在表格中找到“I”列与“O”行的相交点,字母“W”就是密文的第一个字母。同理,“L”列与“K”行交点字母是“V”。“O”列与“O”行交点字母是“C”……以此类推,得到密文: W VCFS ICE。
【解密原理】
密文:PWZRNZBZ EA NQKBUHN LNB
密钥:wind
首先把密钥重复拼接到和密文长度相同,上例中密文为20位字母,密钥拼接后为:windwindwindwindwind。
密文P对应密钥W,在密码表中找出W行为P的列,沿着这一列向上找到最上面的字母是T。以此类推,得到明文:tomorrow is another day。