仿射密码

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介绍

于仿射加密中,大小为 之字母系统首先对应至 范围内之数值, 接着使用 模数算数 来将原文件中之字母转换为对应加密文件中的数字。单一字母的加密函数为

取余 为字母系统大小且 为密码关键值。 之值必须使得 互质. 解密方程为

此处 取模 之模反元素 of I.e., 满足等式

之乘法逆元素仅存在于 互质条件下。 由此,没有 的限制,可能无法解密。易知解密方程逆于加密方程。

弱处

因为仿射密码仍为单字母表密码, 其依旧保留了该类别加密之弱处。当 ,仿射加密为 凯撒密码 ,因该加密方程可简化为线性移动。考虑加密英文。(即: ),不计26易凯萨密码,总共有286非易仿射密码。此数值是由于小于26之数中有12数与26互质。 (的可能值). 的每个值可有26互异之加法移动( 之值); 因此,共有 12*26 或 312 可能之关键值。 因为密码缺少复杂性,根据柯克霍夫原则,这套系统是不安全的。

此密码之首要弱处为,如果密码学家可发现(如 频率分析, 暴力破解, 臆测或任何其他方法) 加密文件两字元之原文,则关键值可透过解一方程组得到。 由于我们知道 互质,这个事实可被用于快速破解密码。

仿射密码中同种的转换使用于 线性虚拟随机产生器, 为虚拟随机数产生器其中一种。 此产生器不为 安全加密虚拟随机数产生器 ,因仿射密码不安全。

范例

在以下一加密一解密的例子中,字母为从A至Z,且在表格中都有对应值。

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

加密

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25

解密

在加密范例中,, 使用前述表格中各字母对应之数值可知欲加密的原文件为 "AFFINE CIPHER" , 对应5, 对应 8, 而 对应 26 (因共使用26字母)。只有 之值has a restriction since it has to be coprime with 26. 的所有可能值有 1, 3, 5, 7, 9, 11, 15, 17, 19, 21, 23, 与 25。 若 不等于 1, 之值可随机选定, as long as since this is the shift of the cipher. 所以,此加密范例的函数为 . 加密讯息的首步即为写出每个字母的数字值。

原始文件: A F F I N E C I P H E R
x: 0 5 5 8 13 4 2 8 15 7 4 17

现在,取x各值并解等式的第一部分, 。 得出各字母对应的值后,取其对26的余数。以下表格为加密的首四步骤。

原始文件: A F F I N E C I P H E R
x: 0 5 5 8 13 4 2 8 15 7 4 17
8 33 33 48 73 28 18 48 83 43 28 93
8 7 7 22 21 2 18 22 5 17 2 15

加密讯息的最后一部,为查表求得对应字母的数值。 在此范例中,加密文本应为 IHHWVCSWFRCP。 以下表格显示仿射加密一讯息的完整表格。

原始文件: A F F I N E C I P H E R
x: 0 5 5 8 13 4 2 8 15 7 4 17
8 33 33 48 73 28 18 48 83 43 28 93
8 7 7 22 21 2 18 22 5 17 2 15
加密文件: I H H W V C S W F R C P

全数字母加密

原始文件: A F F I N E C I P H E R
x: 0 5 5 8 13 4 2 8 15 7 4 17

程式实例

原始文件: A F F I N E C I P H E R
x: 0 5 5 8 13 4 2 8 15 7 4 17
8 33 33 48 73 28 18 48 83 43 28 93
8 7 7 22 21 2 18 22 5 17 2 15

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