古典密码特点（换位密码、替代密码）

换位密码

我们十分熟悉的凯撒密码就是一种最简单的换位密码。对于一个密钥k，k即为移动的位数。
两个或更多的简单换位以各自的周期t₁,t₂,…t_i进行连续的组合称为复合换位。 该定义中的复合换位等价于以t-=lcm(₁,t₂,…t_i)为周期的简单换位。 lcm为最小公倍数。
换位密码有一个致命的缺陷： 虽然简单换位会改变连续字符之 间的依赖，但由于它们保持了每个字符的频率分配 ，所以易于识别。

替代密码

单字母表替代：

Caesar密码是一种单字母表替代密码。
识别简单替代：单字母表替代改变了单个明文字 符的频率，但它并未改变整个字符集的频率分布。 因此，若将密文字符的频率与明文语言中的一个字 符期望频率表相比较，就可得到密文与明文字符之 间的联系（如果最高频率的明文字符X出现12次，则 X所映射的密文字符也出现12次）。

多表替代

以Playfair密码为例：基于一个由密钥词构成的5x5字母 矩阵。若使用的密钥词为monarchy。对明文按如下规则一次加密两个字母：

1. 如果该字母对的两个字母相同，在它们之间加一个填充字 母，比如x。如worry先把它变成wo rx ry这样三个字母对
2. 落在矩阵同一行的明文字母对中的字母由其右边的字母来 代换，每行中最右边的一个字母用该行中最左边的第一个 字母来代换，如ar变成RM
3. 落在矩阵同一列的明文字母对中的字母表由其下面的字母 来代换，每列中最下面的一个字母用该列中最上面的第一 个字母来代换，如mu变成CM
4. 其他的每组明文字母对中的字母按如下方式代换：其所在 的行是该字母的所在行，列则为另一字母的所在列。如 hs变成BP，ea变成IM（或JM）。
   Hill密码也是一种常见的多表替代密码。

同音替代

设每个a属于A，都对应着一个长度为 t的符号串 的集合H(a)，并且对于所有a属于A，都有H(a)两两不交。所谓同音替代密码，是将明文消息分组中的每个符 号用从H（a）中随机选取的符号串替换。要解密长度为t的符号串c，必须确定a属于A，使得 c属于H(a)。这些密码 的密钥是那些H(a) 。

古典密码的其他内容

多字母表替代和Vigenere密码

多字母表替代中，将密码分为t组，即每一组的长度为t，共使用t张表，那么相同的字母在不同位置的替换将会不同。凯撒密码相当于只使用了一张表。
Vigenere密码：
定义：周期为 的简单vigenere密码运作于一个有 s个字母的字母表上，它有一个 t 个字符的密钥k1,k2,k3,…kt 。从明文 m=m1m2m3… 到密文 c=c1c2c3… 的映射由 ci=mi+ki(mods) 定义在单个字符上，其中 ki 的下标 i 取模 t（密钥可重复使用）。

多字母表密码机和转轮机

多字母表密码的加密的解密可以用机械来实现，比较典型 的一种就是Jefferson滚筒。
从图中可以看到，只要将明文对准，其他任意一行都是密文。
这个密码筒和达芬奇密码中的密码锁很像，但是查后发现原理不同，达芬奇密码筒更像是现在自行车上的密码锁。

另外一种用来大规模加密的机械是轮转机，复杂度特别高，在二战中用于军事加密。比如德军的Enigma和美军的Hagelin M-209，大概是这个样子：

Enigma最初有三个转论 Ri，每个 转论有26个位置。R1 计步式地转动 R2，R2 计步式地转 动 R3，其中 R2 也可自己转动，周期为 262526=17000 。 这些转论各自的初始位置（ 约17000 种选择）、它们的 次序（ 3！=6 种选择）和线路连接板的状态共同构成 了密钥，其中除了通过转论组合可实现单字母替代 外，用该线路板也可实现一个固定且容易修改的单 字母表替代（ 26！ 种选择）
Hagelin M-209转轮机用6 个密钥轮实现了一个多字母表替代，其周期为 101405850=2625232119*17

古典密码的密码分析

冗余度

唯一解距离和随机密码模型

语言统计

重合指数
详细请见笔者另一篇古典密码的密码分析