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古典密码合集

Author: doyo

本合集会对大多数常见的古典密码做一个简单的介绍。

字母序与进制

最简单的一种编码方式，即按照字母表顺序对字母进行编号。除了常见的十进制之外，也可能采用二进制、三进制等进制。

字母	十进制	二进制	三进制	字母	十进制	二进制	三进制
A	1	00001	001	N	14	01110	112
B	2	00010	002	O	15	01111	120
C	3	00011	010	P	16	10000	121
D	4	00100	011	Q	17	10001	122
E	5	00101	012	R	18	10010	200
F	6	00110	020	S	19	10011	201
G	7	00111	021	T	20	10100	202
H	8	01000	022	U	21	10101	210
I	9	01001	100	V	22	10110	211
J	10	01010	101	W	23	10111	212
K	11	01011	102	X	24	11000	220
L	12	01100	110	Y	25	11001	221
M	13	01101	111	Z	26	11010	222

ASCII码

ASCII码是计算机中常用的一种编码，共计128种字符。如果题目中出现七位或八位的二进制编码，或者有RGB色值出现（因为RGB色值取值范围0~255，与ASCII码范围相仿），那么很可能使用的就是ASCII码。

二进制	八进制	十进制	十六进制	字符
0000 0000	00	0	0x00	空字符
0000 0001	01	1	0x01	标题开始
0000 0010	02	2	0x02	正文开始
0000 0011	03	3	0x03	正文结束
0000 0100	04	4	0x04	传输结束
0000 0101	05	5	0x05	请求
0000 0110	06	6	0x06	收到通知
0000 0111	07	7	0x07	响铃
0000 1000	010	8	0x08	退格
0000 1001	011	9	0x09	水平制表符
0000 1010	012	10	0x0a	换行
0000 1011	013	11	0x0b	垂直制表符
0000 1100	014	12	0x0c	换页
0000 1101	015	13	0x0d	回车
0000 1110	016	14	0x0e	不用切换
0000 1111	017	15	0x0f	启用切换
0001 0000	020	16	0x10	数据链路转义
0001 0001	021	17	0x11	设备控制1
0001 0010	022	18	0x12	设备控制2
0001 0011	023	19	0x13	设备控制3
0001 0100	024	20	0x14	设备控制4
0001 0101	025	21	0x15	拒绝接收
0001 0110	026	22	0x16	同步空闲
0001 0111	027	23	0x17	结束传输块
0001 1000	030	24	0x18	取消
0001 1001	031	25	0x19	媒介结束
0001 1010	032	26	0x1a	代替
0001 1011	033	27	0x1b	换码(溢出)
0001 1100	034	28	0x1c	文件分隔符
0001 1101	035	29	0x1d	分组符
0001 1110	036	30	0x1e	记录分隔符
0001 1111	037	31	0x1f	单元分隔符
0010 0000	040	32	0x20	空格
0010 0001	041	33	0x21	!
0010 0010	042	34	0x22	”
0010 0011	043	35	0x23	#
0010 0100	044	36	0x24	$
0010 0101	045	37	0x25	%
0010 0110	046	38	0x26	&
0010 0111	047	39	0x27	’
0010 1000	050	40	0x28	(
0010 1001	051	41	0x29	)
0010 1010	052	42	0x2a	*
0010 1011	053	43	0x2b	+
0010 1100	054	44	0x2c	,
0010 1101	055	45	0x2d	-
0010 1110	056	46	0x2e	.
0010 1111	057	47	0x2f	/
0011 0000	060	48	0x30	0
0011 0001	061	49	0x31	1
0011 0010	062	50	0x32	2
0011 0011	063	51	0x33	3
0011 0100	064	52	0x34	4
0011 0101	065	53	0x35	5
0011 0110	066	54	0x36	6
0011 0111	067	55	0x37	7
0011 1000	070	56	0x38	8
0011 1001	071	57	0x39	9
0011 1010	072	58	0x3a	:
0011 1011	073	59	0x3b	;
0011 1100	074	60	0x3c	<
0011 1101	075	61	0x3d	=
0011 1110	076	62	0x3e	>
0011 1111	077	63	0x3f	?
0100 0000	0100	64	0x40	@
0100 0001	0101	65	0x41	A
0100 0010	0102	66	0x42	B
0100 0011	0103	67	0x43	C
0100 0100	0104	68	0x44	D
0100 0101	0105	69	0x45	E
0100 0110	0106	70	0x46	F
0100 0111	0107	71	0x47	G
0100 1000	0110	72	0x48	H
0100 1001	0111	73	0x49	I
0100 1010	0112	74	0x4a	J
0100 1011	0113	75	0x4b	K
0100 1100	0114	76	0x4c	L
0100 1101	0115	77	0x4d	M
0100 1110	0116	78	0x4e	N
0100 1111	0117	79	0x4f	O
0101 0000	0120	80	0x50	P
0101 0001	0121	81	0x51	Q
0101 0010	0122	82	0x52	R
0101 0011	0123	83	0x53	S
0101 0100	0124	84	0x54	T
0101 0101	0125	85	0x55	U
0101 0110	0126	86	0x56	V
0101 0111	0127	87	0x57	W
0101 1000	0130	88	0x58	X
0101 1001	0131	89	0x59	Y
0101 1010	0132	90	0x5a	Z
0101 1011	0133	91	0x5b	[
0101 1100	0134	92	0x5c	\
0101 1101	0135	93	0x5d	]
0101 1110	0136	94	0x5e	^
0101 1111	0137	95	0x5f	_
0110 0000	0140	96	0x60	`
0110 0001	0141	97	0x61	a
0110 0010	0142	98	0x62	b
0110 0011	0143	99	0x63	c
0110 0100	0144	100	0x64	d
0110 0101	0145	101	0x65	e
0110 0110	0146	102	0x66	f
0110 0111	0147	103	0x67	g
0110 1000	0150	104	0x68	h
0110 1001	0151	105	0x69	i
0110 1010	0152	106	0x6a	j
0110 1011	0153	107	0x6b	k
0110 1100	0154	108	0x6c	l
0110 1101	0155	109	0x6d	m
0110 1110	0156	110	0x6e	n
0110 1111	0157	111	0x6f	o
0111 0000	0160	112	0x70	p
0111 0001	0161	113	0x71	q
0111 0010	0162	114	0x72	r
0111 0011	0163	115	0x73	s
0111 0100	0164	116	0x74	t
0111 0101	0165	117	0x75	u
0111 0110	0166	118	0x76	v
0111 0111	0167	119	0x77	w
0111 1000	0170	120	0x78	x
0111 1001	0171	121	0x79	y
0111 1010	0172	122	0x7a	z
0111 1011	0173	123	0x7b	{
0111 1100	0174	124	0x7c
0111 1101	0175	125	0x7d	}
0111 1110	0176	126	0x7e	~
0111 1111	0177	127	0x7f	删除

摩斯电码（Morse Code）

非常经典的一种编码，也是一种很好伪装的编码。如果出现“嘀嗒”或者很明显的长短交错出现的图案或者两种交替出现的字符，那就很有可能是摩斯电码。也常用于音频题目中。

旗语

旗语有两种。

一种是海军手旗旗语（semaphore）。这种旗语由两面手旗的位置来表示一个字符。手旗的位置正好可以与八个方位对应，因此这种旗语也常常被拆成两个方位来隐藏。

另一种是国际信号旗（international code flags）。这种旗语用不同的旗帜来代表不同的字符。

埃特巴什码（Atbash Cipher）

非常古老而经典的一种加密方式，其实就是将字母倒过来排。

凯撒密码（Caesar Cipher）

另一种经典的加密方式。简单来讲就是将所有字母按照字母表顺序向后移动N位，这个N一般需要自行推断，但在最经典的凯撒密码中，N=3，如下图所示。

仿射变换

相当于是凯撒密码的加强版，不好直接描述，需要引入一些数学语言：

假设明文字母序号为m，密文字母序号为c（此处序号从0开始取，即A对应0，B对应1，依此类推），取定两个整数a、b（a != 0），那么就有 c = ( a * m + b ) % 26 。其中，%代表模运算，即取余数。例如，取明文字母为F（m = 5），a = 7， b = 3，那么就有c = （5 * 7 + 3）% 26 = 38 % 26 = 12，故密文字母为M。

不难发现，凯撒密码就是仿射变换取a = 1时的特例。

猪圈密码（Pigpen Cipher）

传闻中共济会使用的密码，有多种变体。最初版本（也是最常见的版本）如下所示：

比如，加密hello可以得到：

培根密码（Bacon’s Cipher）

有两种形式，但本质都是将字母按字母表顺序转成二进制。

第一种如下：

第二种如下（这一种中，I和J对应同一个密文，U和V对应同一个密文）：

波利比奥斯方阵密码（Polybius Square Cipher）

又称棋盘密码。即将26个字母按顺序排布在一个5*5的棋盘中（I和J排在同一格中），使用时将字母转成其所在格子的坐标即可。

比如，加密hello可以得到 23 15 31 31 34。

普雷菲尔密码（Playfair Cipher）

类似于棋盘密码，普雷菲尔密码也需要使用一个5*5的棋盘。不同的是，普雷菲尔需要先选定一个密钥（比如一个英文单词），去除其中重复的字母，然后依序排列在棋盘中，余下的空位按字母序排列。加密时，先将明文每两个字母分为一组，如果组内字母相同，则在其间插入一个X或Q，然后重新分组。分组完成后，按照如下规则提取密文：

• 如果两个字母在同一行，则取它们右侧下一个字母作为密文（第一列视作最后一列的下一列）；
• 如果两个字母在同一列，则取它们下侧下一个字母作为密文（第一行石桌最后一行的下一行）；
• 如果两个字母既不在同一行也不在同一列，则以它们为对角线作矩形，取矩形的另外两端点（具体顺序需要双方事先约定）。

比如，以ucasers为密钥，可以得到如下棋盘（注意最后一个s因为重复被去掉了）：

假设明文为yuanshen，那么可以分组为yu an sh en，加密得到VS UP UL UT，即VSUPULUT。假设明文为hello，那么可以分组为he lx lp，加密得到UM KY KQ，即UMKYKQ。

单表替换密码

以上种种古典密码，归根结底，都是单表替换密码，即用单一的符号/数字/图片等对字母进行替换。这样的例子还有很多。

破译未知的单表密码时，如果密文文本足够长，可以采用福尔摩斯破译“跳舞的小人”时所使用的频率分析法。英文字母出现的频率不尽相同，比如e和t出现的频率很高，但x和z就很难见到。下表列出了英文字母的出现频率，通过统计文本中字符的出现频率并与下表对照，便可以对破译单表替换密码提供巨大的帮助：

实际操作时，一般不会单独使用频率分析法，而是会与猜词相结合。比如，当你看到一个三元组反复出现了很多次时，这个三元组就很有可能是“the”。

维吉尼亚密码（Vigenère Cipher）

维吉尼亚密码需要使用一个密钥来进行加密，使用时将密钥与明文对齐（密钥不够时重复使用），然后查阅下表转成密文：

例如，明文为helloworld，密钥为abc 时，加密得到hfnlpyosnd。

栅栏密码（Rail-fence Cipher）

加密方式很简单，就是横着把明文写成若干行，然后竖着读出来得到密文。

例如，对于明文helloworld，我们把它写成两行五列，得到：

h e l l o
w o r l d

竖着读出，得到hweolrllod。