单表代换加密算法中代换对应表
密码竞赛单选题库
答案100%正确1.一份文件为机密级，保密期限是10年，应当标注为_____。
（C ）A.机密10年B.机密★C.机密★10年D.机密★★10年2.下列密码体制是对Rabin方案的改进的是（B）A.ECCB.WilliamsC.McElieceD.ELGamal3.领导干部阅办秘密文件、资料和办理其他属于国家秘密的事项，应在_____内进行。
（A ）A.办公场所B.家中C.现场D.保密场所4.Vigenere密码是由（C）国密码学家提出来的。
A.英B.美C.法D.意大利5.下列几种加密方案是基于格理论的是（D ）A.ECCB.RSAC.AESD.Regev6.希尔密码是由数学家Lester Hill于（）年提出来的。
CA.1927B.1928C.1929D.19307.维吉利亚密码是古典密码体制比较有代表性的一种密码，其密码体制采用的是（）。
CA.置换密码B.单表代换密码C.多表代换密码D.序列密码8.密钥为“ISCBUPT”，利用Playfair密码算法，将明文“steganographia”加密，其结果为（A）。
A.GNTLTONHOEAFCPB.GNTLTONHOEBFCPC.GNTLTONHOEAFCTD.GNTLTONHOHAFCP9.凯撒密码体制是一种加法密码，现有凯撒密码表，其密钥为k=3，将密文mldrbxnhsx解密后，明文为（C）。
A.jiaoyukepxB.ijaoyukepuC.jiaoyukepuD.aojuyukepu10.二战时期的日本海军使用的_____系列密码使得日本在二战初期的密码战中处于领先地位。
（C）A.“紫色”B.“红色”C.JND.JPN11.机密级计算机，身份鉴别口令字的更新周期为_____。
（B ）A.3天B.7天C.15天D.18天12.下列攻击方法可用于对消息认证码攻击的是（A）A.重放攻击B.字典攻击C.查表攻击D.选择密文攻击13.确定保密要害部门、部位应当遵循的原则是_____。
单表代替密码原理及算法实现
单表代替密码原理及算法实现 要了解单表替代密码就得先了解替代密码，在这⾥我就做⼀下简单的介绍：替代是古典密码中⽤到的最基本的处理技巧之⼀。
替代密码是指先建⽴⼀个替换表，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，替代密码的密钥就是其替换表。
根据密码算法加解密时使⽤替换表多少的不同，替代密码⼜可分为单表替代密码和多表替代密码。
单表替代密码的密码算法加解密时使⽤⼀个固定的替换表。
单表替代密码⼜可分为⼀般单表替代密码、移位密码、、密钥短语密码。
这⾥讲单表替代密码的直接攻击。
对于⾃然语⾔，如果取⼀本⾮专业书籍，统计⾜够长的课⽂就会发现，字母(或字符)出现的频率会反映出相应语⾔的统计特性。
统计⼤量的课⽂定会发现，相应语⾔中每个字母在相应语⾔中出现的概率。
于是便得到该语⾔字母表上的⼀个概率分布。
⼀、英⽂字母⼀由独⽴试验产⽣明⽂单码，Beker在1982年统计的样本总数为100 362，得到单码的概率分布见下表：根据上表，英⽂字母出现的概率按⼤⼩排列如下：E T A O I N S H R D L C U M WFG Y P B V K J X Q Z在上表中，不少字母出现的概率近乎相等。
为了应⽤⽅便，常将英⽂字母表按字母出现的概率⼤⼩分类，分类情况见下表：--------------------------极⾼频 E次⾼频 T A O I N S H R中等频 D L低频 C U M W F G Y P B甚低频 V K J X Q Z--------------------------其它语⾔和数据也有类似于英语语⾔的单字母统计特性。
如果我们随意统计⼀段⾜够长的英⽂课⽂，只要内容不是太特殊，其结果⼀定和上表基本相同。
这表明英⽂的⼀篇⽂章中各个字母出现的概率是基本可预测的，它将为密码分析提供⼀个⽅⾯的依据。
语⾔的单字母统计特性⾄少在以下两个⽅⾯没有反映出英⽂语⾔的特征：⑴根据英⽂的单字母统计特性可以计算出双字母QE出现的概率为p(QE)=0.00095×0.12702≈1.21×10^(-4)这就是说，在10^6个双字母的抽样中，QE出现的次数⼤约应为121次，但这不符合英⽂课⽂的实际。
实验一 古典密码—单表代换
实验一古典密码—单表代换【实验目的】理解代换密码的基本思想理解移位密码、仿射密码等算法的原理掌握上述各个算法的输入输出格式和密钥格式掌握上述各个算法的加解密过程和实现方法【实验原理】代换密码体制的一般定义为M=C=K=Z26，其中M为明文空间、C为密文空间、K为密钥空间、Z26为26个整数(对应26个英文字母)组成的空间；要求26个字母与模26的剩余类集合{0,1,2,…,25}建立一一对应的关系。
一、移位密码移位密码的加密实现上就是将26个英文字母向后循环移动k位，其加解密可分别表示为：c=E k(m)=m+k(mod 26)m=D k(c)=c-k(mod 26)其中，m、c、k是满足0≤m,c,k≤25的整数。
二、乘法密码乘法密码是通过对字母等间隔抽取以获得密文，其加解密可分别表示如下：-1c=mk(mod 26)m=ck(mod26)其中，m、c、k是满足0≤m,c,k≤25，且gcd(k,26)=1的整数。
三、仿射密码仿射密码的加密是一个线性变换，将移位密码和乘法密码相结合，其加解密可分别表示为：C=E a,b(m)=am+b(mod 26)M=D a,b(C)=a-1(c-b)(mod 26)其中：a、b是密钥，是满足0≤a,b≤25和gcd(a,26)=1的整数，即a和26互素；a-1的逆元，即a•a-1≡1 mod 2【实验环境】ISES客户端Microsoft CLR Debugger 2005或其它调试器【实验内容】通过运算器工具实现移位密码、乘法密码、仿射密码对各个算法的加解密进行扩展实验和算法跟踪【实验步骤】此处以移位密码为例说明，乘法密码、仿射密码可参照完成。
一、加解密计算(一) 加密(1) 参照实验原理，在明文栏输入所要加密的明文，在密钥栏输入相应的密钥，如下图1.1-2所示。
图 1.1-2(2) 点击“加密”按钮，在密文文本框内就会出现加密后的密文，如图1.1-3所示。
2.2_单表代替密码
明文 a b c d e f g h i j k l m 密文 A D G J M P S V Y B E H K 明文 n o p q r s t u v w x y z 密文 N Q T W Z C F I L O R U X
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第二章 古典密码学
问题： 在(k, q) = 1时，如何求k模q的逆？
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第二章 古典密码学
加密变换为： Ek(m) = m + k ≡ c (mod q) 0 ≤ m, c＜q
解密变换为： Dk = Eq−k(c) ≡ m (mod q)
移位代替密码的密钥空间K = {k | 0≤ k < q}元素的个 数为q, 其中k = 0是恒等变换。
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第二章 古典密码学
例2.3 凯撒密码(Caesar Cipher)是对英文字母表进 行移位代替的密码, 即q = 26。例如, 选择密钥k = 3, 则有 下述代替表:
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第二章 古典密码学
定 理 2.1 在 乘 法 代 替 密 码 中 , 当 且 仅 当 gcd(k,q) = 1, Ek 才是一一映射。
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第二章 古典密码学
证明: 对于任意的 j, k, i ∈ Zq, jk ≡ ik (mod q) ⇔ (j - i)k ≡ 0 (mod q)。
若 gcd(k, q) = 1, 则必有 j = i, 因而是一一映射。 若 gcd(k, q) = d＞1, 则 j = i + q/d 也可使 (j−i)k ≡ 0 (modq), 因而对 j ≠ i, j 和 i 将被映射成同一字母, Ek 不再 是一一的。
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第二章 古典密码学
这样, 我们就得到了一种易于记忆而代替表 又有多种可能选择的密码。用不同的密钥字就可得 到不同的代替表。q = 26时, 将可能有26! = 4×1026 种代替表。除去一些不太有用的代替表外, 绝大多 数代替表都是可用的。
实验二 密码置换
实验二密码置换一．单表置换密码（1）单击“密码工具”按钮，进入“加密解密”｜“单表置换”｜“加密/解密”视图，与同组主机协商好一个密钥词组k=key 。
（2）根据“单表置换”实验原理计算出置换表。
（3）计算完成置换表以后，在明文输入区输入明文，单击“加密”按钮用置换表的对应关系对明文进行加密，加密完成后，单击“导出”按钮，将密文导出到SingleTable共享目录中，并通告同组主机获取密文。
请将明文记录在这里：hello 。
（4）单击“导入”按钮将同组主机单表置换密文导入，根据同组主机置换表完成本机置换表，单击“解密”按钮对密文进行解密。
SJKVT（5）本机将解密后的明文与同组主机记录的明文对照，如果双方的明文一致，则说明实验成功，否则说明本机或同组主机的置换表计算错误。
1）图1是由统计学得出的英文字母相对频率表。
由图1可以看出，英文字母E出现的频率最高，而J和Z出现的频率最低，这样，就可以通过英文字母出现的频率大致上判定单表置换密码的置换表，从而得到明文。
（2）本机进入“密码工具”｜“加密解密”｜“单表置换”｜“密码分析”页面，单击“导入”按钮，将密文“单表置换密码分析密文.txt”导入，单击“统计”按钮，统计密文中每个字母出现的频率，回答下列问题：在密文中出现频率最高的字母是A 。
与上表比较，它可能是由字母 E 置换的。
（3）置换表组框中点击“解密”按钮，这时将得到一个明文。
然而此时的明文并不是最终要得到的，可以通过明文的特征和各个字母的比例来调节置换表中的对应关系，从而得到正确的明文。
三．源码应用（选做）设计单表置换加密工具，利用单表置换加密算法对文件进行加密。
单击工具栏“单表置换加密工具工程”按钮。
基于此工程进行程序设计。
实验五惟吉尼亚算法（1）本机单击“密码工具”按钮，进入“加密解密”｜“维吉尼亚密码”｜“加密/解密”视图，与同组主机协商好密钥=key （此密钥分成标准和扩展型，在实验中自行选择）。
代换密码——精选推荐
代换密码代换密码代换密码是将明⽂中的字符替换为其他字符的密码体质。
基本⽅法是：建⽴⼀个代换表，加密时将明⽂字符通过查表代换为对应的密⽂字符，代换表即密钥。
（代换表即影视题材中常见的密码本，密码本由机要员保管，有电报需要发送时先由机要员⽤密码本将情报代换成电报代码，发报员负责发报，发报员不知道发报的内容是什么。
）单表代换密码1. 移位密码⾸先建⽴英⽂字母与摸26的剩余之间的对应关系A B C D …… Z0 1 2 3 (25)定义:设P=C=K=Z={0,1,2,……,25},明⽂x密⽂y,对于整数k(0<=k<=25),定义：加密：y=e(x)=x+kmod26,解密：x=d(y)=y-kmod26,x,y属于Z凯撒(Caesar)密码是k=3的移位密码明⽂：A B C D …… W X Y Z密⽂：D E F G …… Z A B C明⽂M=china，密⽂C=FKLQDM=game is over,k=9.加密过程: g a m e i s o v e r6 0 12 4 8 18 14 21 4 176 0 12 4 8 18 14 21 4 17+9mod26------------------------15 9 21 13 17 1 23 4 13 0密⽂C= p j v n r b x e n a解密过程: p j v n r b x e n a15 9 21 13 17 1 23 4 13 015 9 21 13 17 1 23 4 13 0-9mod26------------------------6 0 12 4 8 18 14 21 4 17密⽂C= g a m e i s o v e r2. 单表代换密码定义设P=C=K=Z={0,1,2,……,25},K是0,1,2,……,25的所有置换的集合，对置换π属于K置换π为：π=(0 1 2 (25)0' 1' 2' …… 25')加密: y=e(x)=π(x),解密: y=d(y)=π^-1(y).密钥传递为⽅便使⽤，通常代换后结果还是26个英⽂字母。
古典密码判断题
古典密码判断题1. 凯撒密码中，加密时将明文中的每个字母按照固定的偏移量进行替换，偏移量为3时，字母A会被替换成D。
（3分）2. 维吉尼亚密码是一种多表代换密码。
（3分）3. 在古典密码中，简单替换密码的密钥空间很小。
（3分）4. 置换密码是通过改变明文字符的位置来加密的，例如将“hello”中的字符顺序打乱为“hlelo”就是一种简单的置换加密。
（3分）5. 古典密码中的转轮密码机属于机械密码。
（3分）6. 单表代换密码很容易被频率分析攻击破解。
（3分）7. 仿射密码是一种特殊的单表代换密码。
（3分）8. 希尔密码是基于矩阵运算的密码。
（3分）9. 在古典密码里，密码的安全性主要取决于密钥的保密性。
（3分）10. 格栅密码是通过特定的格栅模板来加密的。
（3分）11. 古典密码中，密码本是一种常见的加密工具。
（3分）12. 摩尔斯电码不属于古典密码体系。
（3分）13. 恩尼格玛密码机在二战中被广泛使用，它是古典密码发展的高级阶段。
（3分）14. 古典密码的加密和解密操作通常比较简单。
（3分）15. 换位密码中，明文字符的顺序会按照一定规律重新排列。
（3分）16. 古典密码中的密码分析主要就是破解密钥。
（3分）17. 多表代换密码相比单表代换密码更难被破解。
（3分）18. 古典密码在现代密码学中已经完全没有价值了。
（3分）（这个答案是错的，古典密码是现代密码学的基础，有一定的历史和理论价值）19. 古典密码中的代换操作就是用一个字符替换另一个字符。
（3分）20. 密钥长度较短的古典密码相对更容易被破解。
（3分）21. 古典密码的加密算法往往是公开的，只有密钥是保密的。
（3分）22. 单表代换密码中，如果明文字母表和密文字母表是一一对应的，那就是简单替换密码。
（3分）23. 古典密码中的加密和解密是可逆的过程。
（3分）24. 格栅密码的加密和解密过程需要特定的格栅模板来操作。
（3分）25. 在古典密码体系中，加密后的密文通常是不可读的字符组合。
密码学课程设计
初始状态为(a_1,a_2,a_3)＝(1,0,1)，输出可由上表求出，其输出序列为10111011101…，周期为4 如果反馈函数f(a_1, a_2, …, a_n)是a_1, a_2, …, a_n的线性函数，则称为线性反馈移位寄存器（LFSR） f(a_1,a_2...a_n)=c_na_1⊕c_{n-1}a_2⊕...⊕c_2a_{n-1}⊕c_1a_n
二、序列密码
2.1原 理
2.1.1 LSFR
①密钥流的要求： 极大的周期：随机序列是非周期的，而按任何算法产生的序列都是周期的，因此应要求密钥流具有尽可能大的周期 良好的统计特性：随机序列有均匀的游程分布 游程：指序列中相同符号的连续段，其前后均为异种符号。 例如：……0 111 0000 10…… 注意：计算游程的时候要首尾相连计算，头和尾的两个0合在一起构成长度为2的0游程。 有长为3的1游程、长为4的0游程、长为1的1游程，长为2的0游程。一般要求其在周期内满足：同样长度的0游程和1游程的个数相等，或近似相等。 很高的线性复杂度：不能用级数较小的线性移位寄存器LFSR近似代替 用统计方法由密钥序列k_0k_1k_2…ki…提取密钥生成器结构或种子密钥在计算上不可行
1.3 安 全 性 分 析
① 穷举分析
移位密码穷举只需要n-1次。
乘数密码只需要 \varphi(n)-1 次。
放射密码只需要n\varphi(n)-1次。
② 统计特性分析
英语或者说任何自然语言都有固有的统计特性。可以根据字母频率进行破译。
同样，字母组合也有其统计特性。
可以根据其统计特性猜测置换的密文对应的明文。
序列\{a_i\}满足线性递推关系： a_{h+n}=c_ia_{h+n-1}⊕c_2a_{h+n-2}⊕...⊕c_na_h
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单表代换加密算法中代换对应表
单表代换加密算法中代换对应表是一个非常重要的组成部分。
在单表代换加密算法中，代换对应表用于将明文中的每个字符映射到一个密文字符上。
这个映射关系是固定的，并且被称为代换。
代换对应表通常是一个简单的字母表，其中每个字母都对应着另一个字母。
代换对应表的设计是单表代换加密算法中最关键的步骤之一。
如果代换对应表设计得不好，那么加密的安全性就会受到影响。
通常，为了增加加密的安全性，代换对应表会被设计成随机的。
这意味着代换对应表中的每个字母对应的密文字母都是随机的，而不是按照一定的规律进行排列。
另外，代换对应表中的字母数量也是很重要的。
一般来说，代换对应表中的字母数量越多，加密的安全性也就越高。
因为这样可以增加破解者的破解难度。
总之，代换对应表是单表代换加密算法中非常重要的一个组成部分。
好的代换对应表可以增加加密的安全性，而不好的代换对应表则可能降低加密的安全性。
因此，在使用单表代换加密算法时，必须认真设计代换对应表。
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