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主要内容

加密,解密和破解

最早的加密技术之一是凯撒密码,由凯撒大帝在两千多年前发明,用于向他的盟友传达信息。
凯撒密码是对加密、解密以及密码破译的很好的入门介绍,因为它很简单。

信息加密

想象一下凯撒希望加密下面这条信息:
SECRET MEETING AT THE PALACE
这可能是加密后的样子:
YKIXKZ SKKZOTM GZ ZNK VGRGIK
起初看起来非常像乱码,但这个加密信息实际上与原始文本 非常 有关联。
凯撒密码是个简单的替换密码,它通过将字母表移动一定量,用字母表中的不同字母替换每个原始字母。
为了将上面的信息加密,我将字母表移动了6位,并使用了这个替换表:
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
GHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEF
S移动6个字母移到Y,E移动6个字母移到K,等等。这是第一个单词及其变化:
SECRET
YKIXKZ
测验你的理解
现在想象凯撒想要发送以下消息,同样的移位为6:
ALEXANDRIA SOON
加密消息是什么?
选出正确答案:

信息解密

根据历史记录,凯撒总是使用3的移位。只要他的消息接收者知道移位量,他们解码消息是非常容易的。
想象一下,凯撒将此消息发送给同伴:
EHZDUH EUXWXV
同伴使用该替代表,字母转换为3:
ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC
然后,他们可以轻易地解码消息。 第一个字母“E”从“B”移位3,第二个字母“H”从“E”移位3,等等。结果就是这个不祥的信息:
BEWARE BRUTUS
测验你的理解
这是凯撒可能发送的另一条消息:
FURVV WKH UXELFRQ
假设凯撒通常用移位为3加密,那解密后是什么?
选出正确答案:

破解密码

想象一下,一个非常有文化和精明的敌人拦截了凯撒的一个信息。
RZ VMZ WMDIBDIB VGG AJMXZN OJ EJDI RDOC XGZJKVOMV OJ YZAZVO OCZ ZIZHT LPZZI VO OCZ IDGZ YZGOV
那个敌人不知道凯撒总是使用3的移位,所以他必须在不知道移位的情况下试图“破解”密码。
他可以使用三种主要技术:频率分析、已知明文和暴力破解。

频率分析

人类语言倾向于使用某些字母而不是其他字母。例如,“E”是英语中最受欢迎的字母。我们可以分析消息中字符的频率并识别最可能的“E”并根据该范围缩小可能的移位量。
亲自尝试一下! 将消息粘贴到下面的文本区域并分析频率图以识别可能的“E”:

已知明文

原始未加密消息的另一个词是 明文。 如果敌人已经知道明文的某些部分,他们就会更容易破解其余的加密过的部分。
例如,情报往往有类似的开头。 在WWII中,德国加密情报总是以天气预报开头,这最终使得英国的数学家艾伦·图林更容易破解。
你觉得朱利叶斯是以常见的开头写这条消息吗?

蛮力破解

只有25个可能的移位(不是26个 - 为什么不会呢?)。敌人可能需要一些时间来尝试他们所能想到的各种变化,并最终找出一个看来比较有意义的信息。他们甚至不需要尝试整个消息的转换,只需要第一个或第二个字。
请自己尝试下面的内容:
凯撒的敌人没有计算机来帮助他们,但如果他们理解凯撒密码的想法,他们可能需要不到一个小时的时间。
你有没有设法破解代码并解密消息? 点击下方查看大揭秘!

加密,解密和破解

由于对凯撒密码的探索,我们现在了解数据加密的三个关键方面:
  • 加密:根据密钥加扰数据(在本例中,字母移位)。
  • 解密:使用密钥从加扰数据中恢复原始数据。
  • 代码破解:通过使用各种聪明的技术,在不知道密钥的情况下发现原始数据。
每当我们考虑可能的加密技术时,我们需要考虑所有这些方面:加密有多容易? 解密有多容易? 最重要的是,一个邪恶的个人破解代码有多容易?
我们不能再使用凯撒密码来保护我们的数据,因为它太容易破解,但是理解凯撒密码可以帮助我们理解现代加密技技术。
如果你愿意,可以在我们的可汗学院提供的课程 古代密码学里学到更多。
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