古典密碼（classical ciphers）是早於電腦出現的密碼，因此它們操作的對象是字母而不是位元。它們比 DES 這類現代密碼簡單得多——在古羅馬或第一次世界大戰時期，你沒有電腦晶片的算力可以打亂訊息，一切只能靠紙筆完成。

古典密碼有很多種，但最有名的是凱撒密碼與維吉尼亞密碼。

凱撒密碼#

凱撒密碼（Caesar cipher）之所以得名，是因為羅馬歷史學家蘇埃托尼烏斯（Suetonius）記載尤利烏斯·凱撒（Julius Caesar）使用過它。

它的加密方式是把每個字母在字母表中往後移三個位置，遇到 Z 就繞回 A：

C   A   E   S   A   R
↓+3 ↓+3 ↓+3 ↓+3 ↓+3 ↓+3
F   D   H   V   D   U

所以 ZOO 加密成 CRR，FDHVDU 解密成 CAESAR。位移量 3 沒有任何特殊之處，只是心算起來比 11 或 23 容易。

為什麼它不安全#

凱撒密碼極容易破解：把字母往回移三位就還原了。由於沒有秘密金鑰參與（位移量永遠是 3），使用者只能假設攻擊者不識字或沒受過教育——這個假設在今天顯然不切實際。

就算改成使用秘密的位移值也幫助不大：攻擊者只要把 25 種可能的位移值全部試一遍，直到解出來的訊息讀得通為止。

這種密碼在當年或許堪用，而且它並未完全絕跡：2006 年義大利警方逮捕一名黑手黨頭目，正是因為破解了寫在小紙條上、以凱撒密碼變體加密的訊息（例如把 ABC 加密成 456 而非 DEF）。

維吉尼亞密碼#

凱撒密碼問世後，過了大約 1500 年才出現有意義的改良：維吉尼亞密碼（Vigenère cipher），由 16 世紀的義大利人貝拉索（Giovan Battista Bellaso）所創。

「維吉尼亞」這個名字來自法國人布萊斯·德·維吉尼亞（Blaise de Vigenère）——他在 16 世紀發明的其實是另一種密碼，但由於歷史上的誤植，這個名字就沿用下來了。

儘管如此，維吉尼亞密碼確實流行過：美國南北戰爭期間邦聯軍隊使用過它，一戰期間瑞士軍隊也用過。

運作方式#

維吉尼亞密碼與凱撒密碼相似，差別在於字母不是固定位移三格，而是依金鑰所定義的值位移。金鑰是一串字母，每個字母依其在字母表中的位置代表一個數字。

例如金鑰是 DUH，則位移值為 3、20、7（D 在 A 之後三個字母，U 在 A 之後 20 個，H 在 A 之後 7 個）。這個 3, 20, 7 的樣式不斷重複，直到整段明文都加密完畢：

明文    T   H   E   Y   D   R   I   N   K   T   H   E   T   E   A
金鑰    D   U   H   D   U   H   D   U   H   D   U   H   D   U   H
位移   +3 +20  +7  +3 +20  +7  +3 +20  +7  +3 +20  +7  +3 +20  +7
密文    W   B   L   B   X   Y   L   H   R   W   B   L   W   Y   H

同理，CRYPTO 用金鑰 DUH 會加密成 FLFSNV。

如何破解#

維吉尼亞密碼明顯比凱撒密碼安全，但仍然相當容易破解。過程分兩步：

1. 找出金鑰長度。 觀察上例的密文 WBLBXYLHRWBLWYH（實務上會拿掉空白以隱藏詞界），三字母組 WBL 出現了兩次，間隔九個字母。這暗示同一個三字母單字用了相同的位移值加密。密碼分析者由此推斷金鑰長度是 9，或是 9 的因數（也就是 3）。他們甚至可以猜測這個重複的三字母單字是 THE，進而推得金鑰可能是 DUH。

2. 用頻率分析定出實際金鑰。 頻率分析（frequency analysis）利用語言中字母分布不均的特性。例如英文裡 E 最常出現，所以若你發現密文中 X 最常出現，那麼該位置最可能的明文值就是 E。

儘管相對脆弱，維吉尼亞密碼在它被使用的年代或許已經夠用：

• 上述攻擊需要至少幾句話長度的訊息，若只用來加密短訊息就無效。
• 多數訊息只需保密很短的時間，密文最終被敵方解開也無所謂。19 世紀密碼學家柯克霍夫（Auguste Kerckhoffs）估計，多數戰時加密訊息只需要維持三到四小時的機密性。