维吉尼亚密码(维吉尼亚密码怎么加密中文字幕)
维吉尼亚密码(维吉尼亚密码怎么加密中文字幕)
维吉尼亚密码是以法国外交官、密码学家布莱斯·德·维吉尼亚的名字命名的，不过不是他本人发明的。
【加密原理】
维吉尼亚密码是在凯撒密码的基础上产生的一种加密方法，它将凯撒密码的全部25种位移排序为一张表，与原字母序列共同组成26行26列的密码表。
除了密码表，还必须有一个密钥。密钥由字母组成，最少一个字母，最多可与明文字母数相等。如果密钥只有1个字母，相当于就是凯撒密码。举个例子：
明文：I Love You
密钥：OK
首先，密钥长度需要与明文长度相同，如果少于明文长度，则重复拼接直到长度相等。本例中，明文长度为8个字母（非字母忽略），密钥补全为“OKOKOKOK”。
然后根据密码表进行加密。明文第一个字母是“I”，密钥第一个字母是“O”，在表格中找到“I”列与“O”行的相交点，字母“W”就是密文的第一个字母。同理，“L”列与“K”行交点字母是“V”。“O”列与“O”行交点字母是“C”……以此类推，得到密文： W VCFS ICE。
【解密原理】
密文：PWZRNZBZ EA NQKBUHN LNB
密钥：wind
首先把密钥重复拼接到和密文长度相同，上例中密文为20位字母，密钥拼接后为：windwindwindwindwind。
密文P对应密钥W，在密码表中找出W行为P的列，沿着这一列向上找到最上面的字母是T。以此类推，得到明文：tomorrow is another day。
维吉尼亚密码：使用一系列凯撒密码组成密码字母表的加密算法
C++编程实现维吉尼亚密码加密解密
编程实现维吉尼亚密码加密解密
要求：用户可以输入密钥
#include
using namespace std;
#define MINCHAR 32
#define CHARSUM 94
char table[CHARSUM][CHARSUM];
bool Init();
bool Encode(char* key, char* source, char* dest);
bool Dncode(char* key, char* source, char* dest);
int main()
{
if(!Init())
{
cout "初始化错误！" endl;
return 1;
}
char key[256];
char str1[256];
char str2[256];
int operation;
while(1)
{
do
{
cout "请选择一个操作：1. 加密； 2. 解密； -1. 退出\n";
cin operation;
}while(operation != -1 operation != 1 operation != 2);
if(operation == -1)
return 0;
else if(operation == 1)//加密
{
cout "请输入密钥：";
cin key;
cout "请输入待加密字符串：";
cin str1;
Encode(key, str1, str2);
cout "加密后的字符串：" str2 endl;
}
else if(operation == 2)//解密
{
cout "请输入密钥：";
cin key;
cout "请输入待解密字符串：";
cin str1;
Dncode(key, str1, str2);
cout "解密后的字符串：" str2 endl;
}
cout endl;
}
return 0;
}
// 初始化维吉尼亚方阵
bool Init()
{
int i, j;
for(i = 0; i CHARSUM; i++)
{
for(j = 0; j CHARSUM; j++)
{
table[j] = MINCHAR + (i + j) % CHARSUM;
}
}
return true;
}
// 加密
// key：密钥
// source：待加密的字符串
// dest：经过加密后的字符串
bool Encode(char* key, char* source, char* dest)
{
char* tempSource = source;
char* tempKey = key;
char* tempDest = dest;
do
{
*tempDest = table[(*tempKey) - MINCHAR][(*tempSource) - MINCHAR];
tempDest++;
if(!(*(++tempKey)))
tempKey = key;
}while(*tempSource++);
dest[strlen(source)] = 0;
return true;
}
// 解密
// key：密钥
// source：待解密的字符串
// dest：经过解密后的字符串
bool Dncode(char* key, char* source, char* dest)
{
char* tempSource = source;
char* tempKey = key;
char* tempDest = dest;
char offset;
do
{
offset = (*tempSource) - (*tempKey);
offset = offset = 0 ? offset : offset + CHARSUM;
*tempDest = MINCHAR + offset;
tempDest++;
if(!(*(++tempKey)))
tempKey = key;
}while(*++tempSource);
dest[strlen(source)] = 0;
return true;
}
维吉尼亚(Vigenère)密码是一种周期多表代换密码, 由1858年法国密码学家维吉尼亚提出
维吉尼亚密码常常使用英文单词作为密钥字，密钥则是密钥字的重复
维吉尼亚密码加密过程简述如下：
--写下明文，表示为数字形式；
--在明文之上重复写下密钥字，也表示为数字形式；
--加密相对应的明文：给定一个密钥字母k和一个明文字母m，那么密文字母则是(m+k)mod 26计算结果所对应的字母
在明文下面重复写密钥字，组成密钥。
明文M： JACKOZOO
密钥K： LOVELOVE
将明文和密钥转化为数字
明文M=(9,0,2,10,14,25,14,14)
密钥K=(11,14,21,4,11,14,21,4)
对每个明文数字和对应的密钥数字，使用ci=(mi+ki )mod 26加密
得到密文数字为
C=(20,14,23,14,25,13,9,18)
于是密文为：
UOXOZNJS
学号：16030140019
姓名: 莫益彰
【嵌牛导读】：凯撒密码是一种简单的加密方法，即将文本中的每一个字符都位移相同的位置。如选定位移3位：
原文：a b c
密文：d e f
由于出现了字母频度分析，凯撒密码变得很容易破解，因此人们在单一恺撒密码的基础上扩展出多表密码，称为“维吉尼亚”密码。
【嵌牛鼻子】密码学，计算机安全。
【嵌牛提问】维吉尼亚怎么破解，8位维吉尼亚是否可破？维吉尼亚算法的时间复杂度？
【嵌牛正文】
维吉尼亚密码的加密
维吉尼亚密码由凯撒密码扩展而来，引入了密钥的概念。即根据密钥来决定用哪一行的密表来进行替换，以此来对抗字频统计。假如以上面第一行代表明文字母，左面第一列代表密钥字母，对如下明文加密:
TO BE OR NOT TO BE THAT IS THE QUESTION
当选定RELATIONS作为密钥时，加密过程是：明文一个字母为T，第一个密钥字母为R，因此可以找到在R行中代替T的为K，依此类推，得出对应关系如下：
密钥:RE LA TI ONS RE LA TION SR ELA TIONSREL
明文:TO BE OR NOT TO BE THAT IS THE QUESTION
密文:KS ME HZ BBL KS ME MPOG AJ XSE JCSFLZSY
图解加密过程:
在维吉尼亚（Vigenère）的密码中，发件人和收件人必须使用同一个关键词（或者同一文字章节），这个关键词或文字章节中的字母告诉他们怎么样才能前后改变字母的位置来获得该段信息中的每个字母的正确对应位置。
维吉尼亚密码的破解
维吉尼亚密码分解后实则就是多个凯撒密码，只要知道密钥的长度，我们就可以将其分解。
如密文为：ABCDEFGHIJKLMN
如果我们知道密钥长度为3，就可将其分解为三组：
组1：A D G J N
组2：B E H K
组3：C F I M
分解后每组就是一个凯撒密码，即组内的位移量是一致的，对每一组即可用频度分析法来解密。
所以破解维吉尼亚密码的关键就是确定密钥的长度。
确定密钥长度
确定密钥长度主要有两种方法，Kasiski 测试法相对简单很多，但Friedman 测试法的效果明显优于Kasiski 测试法。
Kasiski 测试法
在英文中，一些常见的单词如the有几率被密钥的相同部分加密，即原文中的the可能在密文中呈现为相同的三个字母。
在这种情况下，相同片段的间距就是密文长度的倍数。
所以我们可以通过在密文中找到相同的片段，计算出这些相同片段之间的间距，而密钥长度理论上就是这些间距的公约数。
然后我们需要知道重合指数（IC, index of coincidence）的概念。
重合指数表示两个随机选出的字母是相同的的概率，即随机选出两个A的概率+随机选出两个B的概率+随机选出两个C的概率+……+随机选出两个Z的概率。
对英语而言，根据上述的频率表，我们可以计算出英语文本的重合指数为
P(A)^2 + P(B)^2+……+P(Z)^2 = 0.65
利用重合指数推测密钥长度的原理在于，对于一个由凯撒密码加密的序列，由于所有字母的位移程度相同，所以密文的重合指数应等于原文语言的重合指数。
据此，我们可以逐一计算不同密钥长度下的重合指数，当重合指数接近期望的0.65时，我们就可以推测这是我们所要找的密钥长度。
举例来说，对密文ABCDEABCDEABCDEABC
首先测试密钥长度=1，对密文ABCDEABCDEABCDEABC统计每个字符出现的次数：
A: 4 B: 4 C: 4 D:3 E:3
那么对于该序列的重合指数就为：(4/18)^2 + (4/18)^2 + (4/18)^2 +(3/18)^2 +(3/18)^2 != 0.65
然后测试密钥长度=2，将密文ABCDEABCDEABCDEABC分解为两组：
组1：A C E B D A C E B
组2：B D A C E B D A C
我们知道如果密钥长度真的是2，那么组1，组2都是一个凯撒密码。对组1组2分别计算重合指数。
如果组1的重合指数接近0.65，组2的重合指数也接近0.65，那么基本可以断定密钥长度为2。
在知道了密钥长度n以后，就可将密文分解为n组，每一组都是一个凯撒密码，然后对每一组用字母频度分析进行解密，和在一起就能成功解密凯撒密码。
上文已经说到，自然语言的字母频度是一定的。字母频度分析就是将密文的字母频度和自然语言的自然频度排序对比，从而找出可能的原文。
