1.置換密碼
置換密碼就是把明文中的字母或數(shù)字重新排列，字母或數(shù)字本身不變，但其位置發(fā)生了改變，示例如下。
明文：this is transposition cipher
密文：rehp ic noitisopsnart sisiht
顯然，本例是一種直接將明文按倒序排列的簡(jiǎn)單置換加密算法，可被直接分析。因此，我們可進(jìn)一步將明文按某一順序排成一個(gè)矩陣，然后按置換規(guī)則的順序選出矩陣中的字母序列，最后按固定長(zhǎng)度讀取字母即形成密文，示例如下。
原始明文：this is transposition cipher
排成矩陣：
置換規(guī)則：按列讀取
形成密文：tiao ii rhsnsopitsinh srptce
由此可以看出，改變矩陣的大小和置換規(guī)則可以得到不同形式的密碼。通常，我們先選定一個(gè)詞語(yǔ)作為密鑰，去掉重復(fù)字母然后按字典順序給密鑰字母一個(gè)數(shù)字編號(hào)，就可以得到一組與密鑰對(duì)應(yīng)的數(shù)字序列，最后以此數(shù)字序列作為置換規(guī)則選出密文。
明文：this is transposition cipher
詞語(yǔ)密鑰：password
排成矩陣：
根據(jù)數(shù)字序列的置換規(guī)則，得到密文：hath ts iiphtripsocin iessor
其實(shí)，置換密碼是一種通過(guò)變換矩陣大小選出的順序組合，而密鑰僅僅是便于記憶。因此，置換密碼比較簡(jiǎn)單，經(jīng)不起窮舉攻擊（窮舉攻擊無(wú)視順序），但值得注意的是，如果把它與其他密碼技術(shù)混合應(yīng)用，也是可以得到相對(duì)安全且高效的密碼。
2.替代密碼
替代密碼的原理是使用替代法進(jìn)行加密，就是將明文中的字符用其他字符替代后形成密文。例如，明文字母a、b、c、d，用D、E、F、G做對(duì)應(yīng)替換后形成密文。
替代密碼包括多種類(lèi)型，如單表替代密碼、多明碼替代密碼、多字母替代密碼、多表替代密碼等。下面我們介紹一種典型的單表替代密碼，凱撒（Caesar）密碼，又叫循環(huán)移位密碼。它的加密方法就是將明文中的每個(gè)字母用此字符在字母表中后面第k個(gè)字母替代。它的加密過(guò)程可以表示為：
E(m)=(m+k)modn
其中，m為明文字母在字母表中的位置數(shù)；n為字母表中的字母?jìng)€(gè)數(shù)；k為密鑰；E(m)為密文字母在字母表中對(duì)應(yīng)的位置數(shù)；modn為n的取模運(yùn)算。
例如，對(duì)于明文字母H，其在字母表中的位置數(shù)為8，設(shè)k=4，則按照上式計(jì)算出來(lái)的密文為L(zhǎng)。
E(8)=(m+k)modn=(8+4)mod 26=12=L
凱撒密碼是一種典型的單表替代算法，由于對(duì)明文字母進(jìn)行統(tǒng)一的偏移替代，因此密鑰極易被窮舉破解。為了提高破解難度，多表替代密碼則是在加解密時(shí)使用了多個(gè)替換表，代表性算法有維吉尼亞密碼（Virginia）、希爾（Hill）密碼、一次一密鑰密碼、Playfair密碼等。
下面簡(jiǎn)要介紹一下維吉尼亞密碼。該密碼體制有一個(gè)參數(shù)n，在加解密時(shí)，同樣把英文字母映射為0～25的數(shù)字再進(jìn)行運(yùn)算，并按n個(gè)字母一組進(jìn)行變換。明文空間、密文空間及密鑰空間都是長(zhǎng)度為n的英文字母串的集合，加密體制描述如下。
加密變換定義為：設(shè)密鑰k=(k1,k2,…,kn),明文m=(m1,m2,…,mn),密文c=(c1,c2,…,cn)。
加密變換為：Ek(m)=(c1,c2,…,cn),其中，ci=(mi+ki)mod26，i=1,2,…,n。
解密變換為：Dk(c)=(m1,m2,…,mn),其中，mi=(ci-ki)mod26，i=1,2,…,n。
例如，對(duì)明文this is substitution cipher進(jìn)行替代加密。若采用凱撒密碼，密鑰K=1，則密文為uijt jt tvctujuvujpo djqifs；若采用維吉尼亞密碼，密鑰K=cipher，即K=(3,9,16,8,5,18)，則密文為vpxz mj ucqzxzvcipse eqeoii。
