26、密码学中的块密码与流密码详解

密码学中的块密码与流密码详解

1. 引言

在密码学领域，为了确保信息的安全性，人们开发了各种加密方法。早期的字符替换密码容易受到基于字母频率的密码分析攻击。为了克服这一弱点，块密码和流密码应运而生。块密码通过对指定长度的明文块进行替换来生成相同长度的密文块，而流密码则可以在加密连续字符时改变密钥，增加了加密的安全性。接下来，我们将详细介绍几种常见的块密码和流密码。

2. 块密码

2.1 维吉尼亚密码（Vigenère Ciphers）

维吉尼亚密码由法国外交官和密码学家布莱斯·德·维吉尼亚（Blaise de Vigenère）命名。它的加密方式不是对明文消息的每个字母进行相同的加密，而是根据密钥中的字符来改变加密方式。

2.1.1 加密原理

维吉尼亚密码的密钥是一个关键字 (ℓ_1ℓ_2 \cdots ℓ_n)，假设这些字母的数值等价分别为 (k_1, k_2, \cdots, k_n)。加密时，先将明文消息分割成长度为 (n) 的块。对于一个由数值等价为 (p_1, p_2, \cdots, p_n) 的字母组成的明文块，使用一系列的移位密码将其转换为数值等价为 (c_1, c_2, \cdots, c_n) 的密文块，转换公式为：
[c_i \equiv p_i + k_i \pmod{26}, \quad 0 \leq c_i \leq 25, \quad i = 1, 2, \cdots, n]

2.1.2 示例

以明文消息 “MILLENNIUM” 为例，使用密钥 “YTWOK” 进行加密。首先将消息和密钥转换为数值等价：
- 明文消