转子机械

在密码学中，转子机是一种用于加密和解密消息的机电流密码设备。 转子机是 20 世纪大部分时间里最先进的加密技术； 它们在 20 年代至 70 年代被广泛使用。

转子电机的主要部件是一组转子，也称为轮或鼓，它们是旋转的圆盘，两侧都有一组电触点。 触点之间的布线实现了字母的固定替换，以某种复杂的方式替换它们。 就其本身而言，这几乎无法提供安全保障； 然而，在加密每个字母之前或之后，转子会前进位置，从而改变替换。 通过这种方式，转子机器会产生一个复杂的多字母替换密码，该密码会随着每次按键而改变。

在经典密码学中，最早的加密方法之一是简单替换密码，其中使用某种秘密方案系统地替换消息中的字母。 单字母替换密码仅使用一个替换方案——有时称为字母表； 这很容易被打破，例如，通过使用频率分析。 涉及多个字母、多字母密码的方案更安全一些。 因为这样的方案是手工实现的，所以只能使用少数不同的字母表； 任何更复杂的东西都是不切实际的。 但是，仅使用几个字母表会使密码容易受到攻击。 转子机器的发明机械化了多字母加密，提供了一种使用更多字母的实用方法。

最早的密码分析技术是频率分析，其中可以使用每种语言独有的字母模式来发现有关单字母替换密码中使用的替换字母表的信息。 此外，像 NG、ST 和其他的双字母组合也很常见，而其他的确实很少见（例如 Q 后跟 U 以外的任何东西）。 最简单的频率分析依赖于一个密文字母总是被密码中的一个明文字母代替：如果不是这种情况，破译消息就会更加困难。 多年来，密码学家试图通过使用几种不同的常用字母替换来隐藏信号频率，但这种技术无法完全隐藏明文字母替换中的模式。 到 16 世纪，此类计划已被广泛打破。

15 世纪中叶，阿尔贝蒂发明了一种新技术，现在通常称为多字母密码，它认识到使用多个替代字母表的优点； 他还发明了一种简单的技术来创建用于消息中的大量替换模式。 两方交换少量信息（称为密钥）并使用它来创建许多替换字母表，并在单个明文过程中对每个明文字母进行如此多的不同替换。 这个想法简单有效，但事实证明比预期的更难使用。 许多密码只是阿尔贝蒂密码的部分实现，因此比它们本来应该更容易破解。

密码设计者试图让用户对每个字母使用不同的替换，但这通常意味着一个非常长的密钥，这在几个方面都是一个问题。 长密钥需要更长的时间才能（安全地）传送给需要它的各方，因此在密钥分发中更容易出错。 此外，许多用户没有耐心进行冗长、完美的进化，当然也没有时间压力或战场压力。 这种类型的“最终”密码将是这样一个“长”密钥可以从一个简单的模式（理想情况下自动生成）生成的密码，生成的密码中有如此多的替代字母表，以至于频率计数和 统计攻击实际上是不可能的。