古典演算法加密灰度圖像

A. 古典加密演算法有哪些

古典加密演算法分為替代演算法和置換移位法。

1、替代演算法

替代演算法用明文的字母由其他字母或數字或符號所代替。最著名的替代演算法是愷撒密碼。凱撒密碼的原理很簡單，其實就是單字母替換。

例子：

明文：abcdefghijklmnopq

密文：defghijklmnopqrst

2、置換移位法

使用置換移位法的最著名的一種密碼稱為維吉尼亞密碼。它以置換移位為基礎的周期替換密碼。

在維吉尼亞密碼中，加密密鑰是一個可被任意指定的字元串。加密密鑰字元依次逐個作用於明文信息字元。明文信息長度往往會大於密鑰字元串長度，而明文的每一個字元都需要有一攜鉛個對應的密鑰字元，因此密鑰就需要不斷循環，直至明文每一個字元都對應一個密鑰字元。

其他常見的加密演算法

1、DES演算法是密碼體制中的對稱密碼體制，把64位的明文輸入塊變為64位的密文輸出塊，它所使用的密鑰也是64位。

2、3DES是基於DES的對稱演算法，對一塊數據用三個不同的密鑰進行三次加密，強度更高。

3、RC2和RC4是對稱演算法，用變長密鑰對大量數據進行加密，比DES快。

4、IDEA演算法是在DES演算法的基礎上發展辯衡好出來的，是作為迭代的分組密碼實現的，使用128位的密鑰和8個循環。

5、RSA是由RSA公司發明，是一個支持變長密鑰的公共密鑰演算法，需要加密的文件塊的長度也是可變的，非對稱演算法。

6、DSA，即數字簽名算攔拆法，是一種標準的 DSS（數字簽名標准），嚴格來說不算加密演算法。

7、AES是高級加密標准對稱演算法，是下一代的加密演算法標准，速度快，安全級別高，在21世紀AES 標準的一個實現是 Rijndael演算法。

B. 灰度值是什麼是怎麼測量的

灰度值是指將灰度對象轉換為 RGB 時，每個對象的顏色值。把白色與黑色之間按對數關系分成若干級，稱為「灰度等級」，使用黑白或灰度掃描儀測量生成的圖像通常以灰度顯示。

在計算機領域中，灰度（Gray scale）數字圖像是每個像素只有一個采樣顏色的圖像。這類圖像通常顯示為從最暗黑色到最亮的白色的灰度，盡管理論上這個采樣可以任何顏色的不同深淺，甚至可以是不同亮度上的不同顏色。

灰度圖像與黑白圖像不同，在計算機圖像領域中黑白圖像只有黑白兩種顏色，灰度圖像在黑色與白色之間還有許多級的顏色深度。但是，在數字圖像領域之外，「黑白圖像」也表示「灰度圖像」，例如灰度的照片通常叫做「黑白照片」。

在一些關於數字圖像的文章中單色圖像等同於灰度圖像，在另外一些文章中又等同於黑白圖像。灰度使用黑色調表示物體,即用黑色為基準色，不同的飽和度的黑色來顯示圖像。

每個灰度對象都具有從 0%（白色）到100%（黑色）的亮度值。 使用黑白或灰度掃描儀生成的圖像通常以灰度顯示。

(2)古典演算法加密灰度圖像擴展閱讀

灰度等級范圍一般從0到255，白色為255，黑色為0，故黑白圖片也稱灰度圖像，在醫學、圖像識別領域有很廣泛的用途。

灰度分布是指灰度圖像的灰度值的分布情況，反映了圖像的最基本的統計特徵。灰度分布主要應用於圖像分割中，通過對灰度圖像的灰度分布的理解，來分析圖像一些性質。

灰度直方圖是關於灰度級分布的函數，是對圖像中灰度級分布的統計。灰度直方圖是將數字圖像中的所有像素，按照灰度值的大小，統計其出現的頻率。灰度直方圖是灰度級的函數，它表示圖像中具有某種灰度級的像素的個數，反映了圖像中某種灰度出現的頻率。

如果將圖像總像素亮度（灰度級別）看成是一個隨機變數，則其分布情況就反映了圖像的統計特性，這可用probability density function （PDF）來刻畫和描述，表現為灰度直方圖。可以通過直方圖的狀態來評斷圖像的一些性質，明亮圖像的直方圖傾向於灰度級高的一側；

低對比度圖像的直方圖窄而集中於灰度級的中部，高對比度圖像的直方圖成分覆蓋的灰度級很寬而且像素的分布沒有不太均勻，只有少量的垂線比其他高許多。

直觀上來說：若一幅圖像其像素佔有全部可能的灰度級並且分布均勻，則這樣的圖像有高對比度和多變的灰度色調。

從概率的觀點來理解，灰度出現的頻率可看作其出現的概率，這樣直方圖就對應於概率密度函數(probabilitydensityfunction)，而概率分布函數就是直方圖的累積和，即概率密度函數的積分。

C. 古典加密演算法有哪些 古典加密演算法

世界上最早的一種密碼產生於公元前兩世紀。是由一位希臘人提出的，人們稱之為
棋盤密碼，原因為該密碼將26個字母放在5×5的方格里，i,j放在一個格子里，具體情
況如下表所示
1 2 3 4 5
1 a b c 搜索d e
2 f g h i,j k
3 l m n o p
4 q r s t u
5 v w x y z
這樣，每個字母就對應了由兩個數構成的字元αβ，α是該字母所在行的標號，β是列
標號。如c對應13，s對應43等。如果接收到密文為
43 15 13 45 42 15 32 15 43 43 11 22 15
則對應的明文即為secure message。
另一種具有代表性的密碼是凱撒密碼。它是將英文字母向前推移k位。如k=5，則密
文字母與明文與如下對應關系
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E
於是對應於明文secure message，可得密文為XJHZWJRJXXFLJ。此時，k就是密鑰。為了
傳送方便，可以將26個字母一一對應於從0到25的26個整數。如a對1，b對2，……，y對
25，z對0。這樣凱撒加密變換實際就是一個同餘式
c≡m+k mod 26
其中m是明文字母對應的數，c是與明文對應的密文的數。
隨後，為了提高凱撒密碼的安全性，人們對凱撒密碼進行了改進。選取k,b作為兩
個參數，其中要求k與26互素，明文與密文的對應規則為
c≡km+b mod 26
可以看出，k=1就是前面提到的凱撒密碼。於是這種加密變換是凱撒野加密變換的
推廣，並且其保密程度也比凱撒密碼高。
以上介紹的密碼體制都屬於單表置換。意思是一個明文字母對應的密文字母是確定
的。根據這個特點，利用頻率分析可以對這樣的密碼體制進行有效的攻擊。方法是在大
量的書籍、報刊和文章中，統計各個字母出現的頻率。例如，e出現的次數最多，其次
是t,a,o,I等等。破譯者通過對密文中各字母出現頻率的分析，結合自然語言的字母頻
率特徵，就可以將該密碼體制破譯。
鑒於單表置換密碼體制具有這樣的攻擊弱點，人們自然就會想辦法對其進行改進，
來彌補這個弱點，增加抗攻擊能力。法國密碼學家維吉尼亞於1586年提出一個種多表式
密碼，即一個明文字母可以表示成多個密文字母。其原理是這樣的：給出密鑰
K=k[1]k[2]…k[n]，若明文為M=m[1]m[2]…m[n]，則對應的密文為C=c[1]c[2]…c[n]。
其中C[i]=(m[i]+k[i]) mod 26。例如，若明文M為data security，密鑰k=best，將明
文分解為長為4的序列data security，對每4個字母，用k=best加密後得密文為
C=EELT TIUN SMLR
從中可以看出，當K為一個字母時，就是凱撒密碼。而且容易看出，K越長，保密程
度就越高。顯然這樣的密碼體制比單表置換密碼體制具有更強的抗攻擊能力，而且其加
密、解密均可用所謂的維吉尼亞方陣來進行，從而在操作上簡單易行。該密碼可用所謂
的維吉尼亞方陣來進行，從而在操作上簡單易行。該密碼曾被認為是三百年內破譯不了
的密碼，因而這種密碼在今天仍被使用著。
古典密碼的發展已有悠久的歷史了。盡管這些密碼大都比較簡單，但它在今天仍有
其參考價值。世界上最早的一種密碼產生於公元前兩世紀。是由一位希臘人提出的，人們稱之為
棋盤密碼，原因為該密碼將26個字母放在5×5的方格里，i,j放在一個格子里，具體情
況如下表所示
1 2 3 4 5
1 a b c 搜索d e
2 f g h i,j k
3 l m n o p
4 q r s t u
5 v w x y z
這樣，每個字母就對應了由兩個數構成的字元αβ，α是該字母所在行的標號，β是列
標號。如c對應13，s對應43等。如果接收到密文為
43 15 13 45 42 15 32 15 43 43 11 22 15
則對應的明文即為secure message。
另一種具有代表性的密碼是凱撒密碼。它是將英文字母向前推移k位。如k=5，則密
文字母與明文與如下對應關系
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E
於是對應於明文secure message，可得密文為XJHZWJRJXXFLJ。此時，k就是密鑰。為了
傳送方便，可以將26個字母一一對應於從0到25的26個整數。如a對1，b對2，……，y對
25，z對0。這樣凱撒加密變換實際就是一個同餘式
c≡m+k mod 26
其中m是明文字母對應的數，c是與明文對應的密文的數。
隨後，為了提高凱撒密碼的安全性，人們對凱撒密碼進行了改進。選取k,b作為兩
個參數，其中要求k與26互素，明文與密文的對應規則為
c≡km+b mod 26
可以看出，k=1就是前面提到的凱撒密碼。於是這種加密變換是凱撒野加密變換的
推廣，並且其保密程度也比凱撒密碼高。
以上介紹的密碼體制都屬於單表置換。意思是一個明文字母對應的密文字母是確定
的。根據這個特點，利用頻率分析可以對這樣的密碼體制進行有效的攻擊。方法是在大
量的書籍、報刊和文章中，統計各個字母出現的頻率。例如，e出現的次數最多，其次
是t,a,o,I等等。破譯者通過對密文中各字母出現頻率的分析，結合自然語言的字母頻
率特徵，就可以將該密碼體制破譯。
鑒於單表置換密碼體制具有這樣的攻擊弱點，人們自然就會想辦法對其進行改進，
來彌補這個弱點，增加抗攻擊能力。法國密碼學家維吉尼亞於1586年提出一個種多表式
密碼，即一個明文字母可以表示成多個密文字母。其原理是這樣的：給出密鑰
K=k[1]k[2]…k[n]，若明文為M=m[1]m[2]…m[n]，則對應的密文為C=c[1]c[2]…c[n]。
其中C[i]=(m[i]+k[i]) mod 26。例如，若明文M為data security，密鑰k=best，將明
文分解為長為4的序列data security，對每4個字母，用k=best加密後得密文為
C=EELT TIUN SMLR
從中可以看出，當K為一個字母時，就是凱撒密碼。而且容易看出，K越長，保密程
度就越高。顯然這樣的密碼體制比單表置換密碼體制具有更強的抗攻擊能力，而且其加
密、解密均可用所謂的維吉尼亞方陣來進行，從而在操作上簡單易行。該密碼可用所謂
的維吉尼亞方陣來進行，從而在操作上簡單易行。該密碼曾被認為是三百年內破譯不了
的密碼，因而這種密碼在今天仍被使用著。
古典密碼的發展已有悠久的歷史了。盡管這些密碼大都比較簡單，但它在今天仍有
其參考價值。

D. 灰度的GBTC是什麼意思

E. 古典密碼兩種加密方式

古典加密演算法:置換密碼
置換密碼演算法的原理是不改變明文字元，只將字元在明文中的排列順序改變，從而實現明文信息的加密。置換密碼有時又稱為換位密碼。
矩陣換位法是實現置換密碼的一種常用方法。它將明文中的字母按照給的順序安排在一個矩陣中，然後用根據密鑰提供的順序重新組合矩陣中字母，從而形成密文。例如，明文為attack
begins
at
five，密鑰為cipher，將明文按照每行6列的形式排在矩陣中，形成如下形式：
a
t
t
a
c
k
b
e
g
i
n
s
a
t
f
i
v
e
根據密鑰cipher中各字母在字母表中出現的先後順序，給定一個置換：
1
2
3
4
5
6
f
=
1
4
5
3
2
6
根據上面的置換，將原有矩陣中的字母按照第1列，第4列，第5列，第3列，第2列，第6列的順序排列，則有下面形式：
a
a
c
t
t
k
b
i
n
g
e
s
a
i
v
f
t
e
從而得到密文：aacttkbingesaivfte

F. 密碼學 - 古典加密

信息理論之父：克勞德 香農
論文《通信的數學理論》

如果沒有信息加密，信息直接被中間人攔截查看、修改。

明文Plain text
密文Cipher text

加密Encryption/Encrypherment：將明文轉化為密文
解密Decrytion/Decipherment：講密文還原為明文

加密鑰匙EK Encryption Key：加密時配合加密演算法的數據
解密鑰匙EK Encryption Key：解密時配合解密演算法的數據

各個字元按照順序進行n個字元錯位的加密方法。
（凱撒是古羅馬軍事家政治家）

多次使用愷撒密碼來加密並不能獲得更大的安全性，因為使用偏移量A加密得到的結果再用偏移量B加密，等同於使用A+B的偏移量進行加密的結果。

凱撒密碼最多隻有25個密匙 +1到+25 安全強度幾乎為0
（密鑰為0或26時，明文在加密前後內容不變）

暴力枚舉
根據密文，暴力列出25個密匙解密後的結果。

凱撒密碼的例子是所有 單字母替代式密碼 的典範，它只使用一個密碼字母集。
我們也可以使用多字母替代式密碼，使用的是多個密碼字母集。
加密由兩組或多組 密碼字母集 組成，加密者可自由的選擇然後用交替的密碼字母集加密訊息。
（增加了解碼的困難度，因為密碼破解者必須找出這兩組密碼字母集）
另一個多字母替代式密碼的例子「維吉尼亞密碼」，將更難解密
（法語：Vigenère cypher），
它有26組不同用來加密的密碼字母集。
每個密碼字母集就是多移了一位的凱撒密碼。
維吉尼亞方格（替換對照表）：

維吉尼亞密碼引入了密匙概念。
同一明文在密文中的每個對應，可能都不一樣。

移位式密碼，明文中出現的字母依然出現在密文中，只有字母順序是依照一個定義明確的計劃改變。
許多移位式密碼是基於幾何而設計的。一個簡單的加密（也易被破解），可以將字母向右移1位。
例如，明文"Hello my name is Alice."
將變成"olleH ym eman si ecilA."
密碼棒（英語：scytale）也是一種運用移位方法工具。

如
明文分組，按字元長度來分，每5個字母分一組。
並將各組內的字元的順序進行替換。

具體例子
縱欄式移項密碼
先選擇一個關鍵字，把原來的訊息由左而右、由上而下依照關鍵字長度轉寫成長方形。接著把關鍵字的字母依照字母集順序編號，例如A就是1、B就是2、C就是3等。例如，關鍵字是CAT，明文是THE SKY IS BLUE，則訊息應該轉換成這樣：
C A T
3 1 20
T H E
S K Y
I S B
L U E

最後把訊息以行為單位，依照編號大小調換位置。呈現的應該是A行為第一行、C行為第二行、T行為第三行。然後就可以把訊息"The sky is blue"轉寫成HKSUTSILEYBE。
另一種移位式密碼是中國式密碼（英語：Chinese cipher），移位的方法是將訊息的字母加密成由右而左、上下交替便成不規則的字母。範例，如果明文是：THE DOG RAN FAR，則中國式密碼看起來像這樣:
R R G T
A A O H
F N D E
密碼文將寫成：RRGT AAOH FNDE
絕大多數的移位式密碼與這兩個範例相類似，通常會重新排列字母的行或列，然後有系統的移動字母。其它一些例子包括Vertical Parallel和雙移位式（英語：Double Transposition）密碼。
更復雜的演算法可以混合替代和移位成為積密碼（proct cipher）；現代資料區段密碼像是DES反復位移和替代的幾個步驟。

行數=欄數
明文，分為N欄（N行） 按照明文本來的順序，豎著從上往下填。

【實例1】
明文123456
欄數2（行數2）
密文135246

135
246
拆成2行（2欄），豎著看密文——得到明文

【實例2】明文123456789abcdefghi 欄數9 （行數）--->密文1a2b3c4d5e6f7g8h9i
拆成9行豎著看密文.

1a
2b
3c
4d
5e
6f
7g
8h
9i

古典密碼【柵欄密碼安全度極低】組成柵欄的字母一般一兩句話，30個字母。不會太多！ 加解密都麻煩

是指研究字母或者字母組合在文本中出現的頻率。應用頻率分析可以破解古典密碼。

工具
在線詞頻分析 http://textalyser.net/