一次一密密码

一种理想的加密方案，叫做一次一密密码（one-time pad），由Major Joseph Mauborgne和AT&T公司的Gilbert Vernam在1917年发明的。一次一密乱码本是一个大的不重复的真随机密钥字母集，这个密钥字母集被写在几张纸上，并一起粘成一个乱码本。发方用乱码本中的每一密钥字母准确地加密一个明文字符。加密是明文字符和一次一密乱码本密钥字符的模26加法。
每个密钥仅对一个消息使用一次。发方对所发的消息加密，然后销毁乱码本中用过的一页或用过的磁带部分。收方有一个同样的乱码本，并依次使用乱码本上的每个密钥去解密密文的每个字符。收方在解密消息后销毁乱码本中用过的一页或用过的磁带部分。新的消息则用乱码本的新的密钥加密。
例如，如果消息是：ONETIMEPAD，而取自乱码本的密钥序列是TBFRGFARFM ，那么密文就是IPKLPSFHGQ ，
因为
O + T mod26 = I
N + B mod26 = P
E + F mod26 = K
等等。
如果偷窃听者不能得到用来加密消息的一次一密乱码本，这个方案是完全保密的。给出的密文消息相当于同样长度的任何可能的明文消息。
随机密钥序列异或一非随机的明文消息产生一完全随机的密文消息。再大的计算能力也无能为力。
密钥字母必须是随机产生的。对这种方案的攻击将是针对用来产生密钥序列的那种方法。使用伪随机数发生器是不值得考虑的，它们通常具有非随机性。如果采用真随机源，它就是安全的。
另一个重要的事情是密钥序列不能重复使用。
一次一密乱码本的想法很容易推广到二进制数据的加密，只需由二进制数字组成的一次一密乱码本代替由字母组成的一次一密乱码，用异或代替一次一密乱码本的明文字符加法就成。为了解密，用同样的一次一密乱码本对密文异或，其他保持不变，保密性也很完善。
但有几个问题。因为密钥比特必须是随机的，并且绝不能重复使用，密钥序列的长度要等于消息的长度。
即使解决了密钥的分配和存储问题，还需确信发方和收方是完全同步的。如果收方有一比特的偏移（或者一些比特在传送过程中丢失了），消息就变成乱的了。另一方面，如果某些比特在传送中被改变了（没有增减任何比特，更像由于随机噪声引起的），那些改变了的比特就不能正确地解密。再者，一次一密乱码本不提供鉴别。
一次一密乱码本在今天仍有应用场合，主要用于高度机密的低带宽信道。