16、古典密码学入门：常见加密算法解析

古典密码学入门：常见加密算法解析

1. 引言

在信息安全领域，密码学是保障信息机密性和完整性的重要手段。古典密码学作为密码学的起源，包含了多种简单而有趣的加密算法。本文将详细介绍几种常见的古典密码算法，包括移位密码、仿射密码、替换密码、维吉尼亚密码和希尔密码，并通过具体示例展示它们的加密和解密过程。

2. 移位密码（Shift Cipher）

2.1 定义

移位密码是一种简单的加密算法，它将明文中的每个字母按照固定的位数进行移位。设 (P = C = K = \mathbb{Z} {26})，对于每个 (k \in K)，定义加密函数 (E_k: \mathbb{Z} {26} \to \mathbb{Z} {26}) 和解密函数 (D_k: \mathbb{Z} {26} \to \mathbb{Z}_{26}) 如下：
- (E_k(p) = p + k \mod 26)
- (D_k(c) = c - k \mod 26)

其中，(p) 是明文，(c) 是密文，(k) 是密钥。

2.2 示例

当 (k = 2) 时，若明文为 (A)（对应数字 (0)），则密文为 (E_2(0) = 0 + 2 \mod 26 = 2)，即 (C)。解密时，(D_2(2) = 2 - 2 \mod 26 = 0)，得到原明文 (A)。

当 (k = 5) 时，加密过程如下表所示：
| 明文 | A | B | C | D | E | F | G | H | I | J | K | L | M | N | O