希尔密码就是矩阵乘法密码,运用基本矩阵论原理的替换密码。每个字母当作26进制数字:A=0, B=1, C=2... 一串字母当成n维向量,跟一个n×n的密钥矩阵相乘,再将得出的结果模26。希尔密码的优点是完全隐藏了字符的频率信息,弱点是容易被已知明文攻击击破。
加密
例如:密钥矩阵
1 3
0 2
明文:HI THERE
去空格,2个字母一组,根据字母表顺序换成矩阵数值如下,末尾的E为填充字元:
HI TH ER EE
8 20 5 5
9 8 18 5
HI 经过矩阵运算转换为 IS,具体算法参考下面的说明:
|1 3| 8 e1*8+3*9=35 MOD26=9 =I
|0 2| 9 e0*8+2*9=18 MOD26=18=S
用同样的方法把“HI THERE”转换为密文“IS RPGJTJ”,注意明文中的两个E分别变为密文中的G和T。
解密
解密时,必须先算出密钥的逆矩阵,然后再根据加密的过程做逆运算。
逆矩阵算法公式:
|A B| = 1/(AD-BC) * | D -B|
|C D| |-C A|
例如密钥矩阵=
|1 7|
|0 3|
AD-BC=1*3-0*7=3 3*X=1 mod26 所以 X=9
因此
|1 7| 的逆矩阵为: 9 * |3 -7|
|0 3| |0 1|
假设密文为“FOAOESWO”
FO AO ES WO
6 1 5 23
15 15 19 15
9* |3 -7| | 6| = 9*(3*6-7*15)=-783 mod26 = 23=W
|0 1| |15| = 9*(0*6+1*15)= 135 mod26 = 5 =E
所以密文“FOAOESWO”的明文为“WEREDONE
【Polybius密码(Polybius Cipher)】
也称棋盘密码,是利用波利比奥斯方阵(Polybius Square)进行加密的密码方式,产生于公元前两世纪的希腊,相传是世界上最早的一种密码。
假设我们需要发送明文讯息 “Attack at once”, 用一套秘密混杂的字母表填满波利比奥斯方阵,像是这样:
A D F G X
A b t a l p
D d h o z k
F q f v s n
G g j c u x
X m r e w y
i和j视为同一个字,使字母数量符合 5 × 5 格。之所以选择这五个字母,是因为它们译成摩斯密码时不容易混淆,可以降低传输错误的机率。使用这个方格,找出明文字母在这个方格的位置,再以那个字母所在的栏名称和列名称代替这个字母。可将该讯息转换成处理过的分解形式。
明文:A T T A C K A T O N C E
密文:AF AD AD AF GF DX AF AD DF FX GF XF
A,D,F,G,X也可以用数字1,2,3,4,5来代替,这样密文就成了:
13 12 12 13 43 25 13 12 23 35 43 53 |