设密文为love,试利通用凯撒密码 k 3 对其解密,得出明文(凯撒密码加密解密算法视频)
设密文为love,试利通用凯撒密码 k 3 对其解密,得出明文(凯撒密码加密解密算法视频)
1、首先通过把字母移动一定的位数来实现加密和解密。明文中的所有字母都在字母表上向后按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。
2、在使用凯撒密码时需要将自己想加密的内容写下来，加密时需要通过字母加密，则写加密内容时需将内容用英文表达或用汉语拼音表达。
3、然后确定偏移方向和偏移度，即向前还是向后偏移，以及偏移的位数，都是向后偏移度为3，则A—D，B—E，下面就以该加密条件进行加密。
4、将每一个字母都一一加密后按照原来的顺序写下，则完成了加密，密文的内容无法直接看出。在加密过程中若某些字母后没有字母了，则可以从头数起，即采用上述加密条件，则X—A，Y—B，Z—C。
5、若想对密文进行解密，则需找到正确的偏移方向已经偏移量，这样才能成功解密。以上就是凯撒密码的方法，这个方法可含蓄表达一些不好直接表达的内容。
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。
凯撒密码关键的是密匙，密匙也就是一个数字，比如说密匙是1，那对英文单词book这个单词加密，结果就是相应的每个字母在字母表中的序号减去1，比如b在英文单词里排第二位，那加密后就是a,o加密后就是n,依此类推，book加密后就是annj,解密时每个字母的顺序号加1，所对应的字母就是密文。
凯撒密码很简单，其实就是单字母替换。我们看一个简单的例子：
明文：a b c d e f g h i j k l m n o p
密文：d e f g h i j k l m n o p q r s
若明文为student，对应的密文则为vwxghqw。在这个一一对应的算法中，凯撒密码将字母表用一种顺序替代的方法来进行加密，此时密钥为3，就是每个字母顺序推后3位。由于应为字母为26个，因此凯撒仅有26个可能的密钥，非常不安全。
类似的算法就是使替代不是有规律的，而是随机生成的一个对照表。比如置换移位算法里的维吉尼亚密码。
凯撒密码：明文中的所有字母都在字母表上向后进行偏移后替换成偏移后的密文 偏移量通常是3 AA=z 例如：所有的字母A将被替换成D，B变成E，以此类推
但是凯撒密码还有其它种类有： 偏移量为10 称做 Avocat(AK)
偏移量为13 称做 ROT13
偏移量为-5 称做 Cassis (K 6)
偏移量为-6 称做 Cassette (K 7)
栅栏密码，就是把要加密的明文分成N个一组，然后把每组的第1个字连起来，形成一段无规律的话。 不过栅栏密码本身有一个潜规则，就是组成栅栏的字母一般不会太多。（一般不超过30个，也就是一、两句话） 比较复杂
加密的原因：保证数据安全
加密必备要素：1、明文/密文 2、秘钥 3、算法
秘钥：在密码学中是一个定长的字符串、需要根据加密算法确定其长度
加密算法解密算法一般互逆、也可能相同
常用的两种加密方式：
对称加密：秘钥：加密解密使用同一个密钥、数据的机密性双向保证、加密效率高、适合加密于大数据大文件、加密强度不高(相对于非对称加密)
非对称加密：秘钥：加密解密使用的不同秘钥、有两个密钥、需要使用密钥生成算法生成两个秘钥、数据的机密性只能单向加密、如果想解决这个问题、双向都需要各自有一对秘钥、加密效率低、加密强度高
公钥：可以公开出来的密钥、公钥加密私钥解密
私钥：需要自己妥善保管、不能公开、私钥加密公钥解密
安全程度高：多次加密
按位异或运算
凯撒密码：加密方式 通过将铭文所使用的字母表按照一定的字数平移来进行加密
mod：取余
加密三要素：明文/密文(字母)、秘钥(3)、算法(向右平移3/-3)
安全常识：不要使用自己研发的算法、不要钻牛角尖、没必要研究底层实现、了解怎么应用；低强度的密码比不进行任何加密更危险；任何密码都会被破解；密码只是信息安全的一部分
保证数据的机密性、完整性、认证、不可否认性
计算机操作对象不是文字、而是由0或1排列而成的比特序列、程序存储在磁盘是二进制的字符串、为比特序列、将现实的东西映射为比特序列的操作称为编码、加密又称之为编码、解密称之为解码、根据ASCII对照表找到对应的数字、转换成二进制
三种对称加密算法：DES\3DES\ AES
DES：已经被破解、除了用它来解密以前的明文、不再使用
密钥长度为56bit/8、为7byte、每隔7个bit会设置一个用于错误检查的比特、因此实际上是64bit
分组密码(以组为单位进行处理)：加密时是按照一个单位进行加密(8个字节/64bit为一组)、每一组结合秘钥通过加密算法得到密文、加密后的长度不变
3DES:三重DES为了增加DES的强度、将DES重复三次所得到的一种加密算法 密钥长度24byte、分成三份 加密--解密--加密 目的：为了兼容DES、秘钥1秘钥2相同==三个秘钥相同 ---加密一次 密钥1秘钥3相同--加密三次 三个密钥不相同最好、此时解密相当于加密、中间的一次解密是为了有三个密钥相同的情况
此时的解密操作与加密操作互逆，安全、效率低
数据先解密后加密可以么？可以、解密相当于加密、加密解密说的是算法
AES：(首选推荐)底层算法为Rijndael 分组长度为128bit、密钥长度为128bit到256bit范围内就可以 但是在AES中、密钥长度只有128bit\192bit\256bit 在go提供的接口中、只能是16字节(128bit)、其他语言中秘钥可以选择
目前为止最安全的、效率高
底层算法
分组密码的模式：
按位异或、对数据进行位运算、先将数据转换成二进制、按位异或操作符^、相同为真、不同为假、非0为假 按位异或一次为加密操作、按位异或两次为解密操作：a和b按位异或一次、结果再和b按位异或
ECB : 如果明文有规律、加密后的密文有规律不安全、go里不提供该接口、明文分组分成固定大小的块、如果最后一个分组不满足分组长度、则需要补位
CBC：密码链
问题：如何对字符串进行按位异或？解决了ECB的规律可查缺点、但是他不能并行处理、最后一个明文分组也需要填充 、初始化向量长度与分组长度相同
CFB:密文反馈模式
不需要填充最后一个分组、对密文进行加密
OFB：
不需要对最后一组进行填充
CTR计数器:
不需要对最后一组进行填充、不需要初始化向量
Go中的实现
官方文档中：
在创建aes或者是des接口时都是调用如下的方法、返回的block为一个接口
func NewCipher(key [] byte ) ( cipher . Block , error )
type Block interface {
// 返回加密字节块的大小
BlockSize() int
// 加密src的第一块数据并写入dst，src和dst可指向同一内存地址
Encrypt(dst, src []byte)
// 解密src的第一块数据并写入dst，src和dst可指向同一内存地址
Decrypt(dst, src []byte)
}
Block接口代表一个使用特定密钥的底层块加/解密器。它提供了加密和解密独立数据块的能力。
Block的Encrypt/Decrypt也能进行加密、但是只能加密第一组、因为aes的密钥长度为16、所以进行操作的第一组数据长度也是16
如果分组模式选择的是cbc
func NewCBCEncrypter(b Block, iv []byte) BlockMode 加密
func NewCBCDecrypter(b Block, iv []byte) BlockMode 解密
加密解密都调用同一个方法CryptBlocks()
并且cbc分组模式都会遇到明文最后一个分组的补充、所以会用到加密字节的大小
返回一个密码分组链接模式的、底层用b加密的BlockMode接口，初始向量iv的长度必须等于b的块尺寸。iv自己定义
返回的BlockMode同样也是一个接口类型
type BlockMode interface {
// 返回加密字节块的大小
BlockSize() int
// 加密或解密连续的数据块，src的尺寸必须是块大小的整数倍，src和dst可指向同一内存地址
CryptBlocks(dst, src []byte)
}
BlockMode接口代表一个工作在块模式（如CBC、ECB等）的加/解密器
返回的BlockMode其实是一个cbc的指针类型中的b和iv
# 加密流程:
1. 创建一个底层使用des/3des/aes的密码接口 "crypto/des" func NewCipher(key []byte) (cipher.Block, error) # -- des func NewTripleDESCipher(key []byte) (cipher.Block, error) # -- 3des "crypto/aes" func NewCipher(key []byte) (cipher.Block, error) # == aes
2. 如果使用的是cbc/ecb分组模式需要对明文分组进行填充
3. 创建一个密码分组模式的接口对象 - cbc func NewCBCEncrypter(b Block, iv []byte) BlockMode # 加密 - cfb func NewCFBEncrypter(block Block, iv []byte) Stream # 加密 - ofb - ctr
4. 加密, 得到密文
流程：
填充明文：
先求出最后一组中的字节数、创建新切片、长度为新切片、值也为切片的长度、然后利用bytes.Reapet将长度换成字节切片、追加到原明文中
//明文补充
func padPlaintText(plaintText []byte,blockSize int)[]byte{
//1、求出需要填充的个数
padNum := blockSize-len(plaintText) % blockSize
//2、对填充的个数进行操作、与原明文进行合并
newPadding := []byte{byte(padNum)}
newPlain := bytes.Repeat(newPadding,padNum)
plaintText = append(plaintText,newPlain...)
return plaintText
}
去掉填充数据：
拿去切片中的最后一个字节、得到尾部填充的字节个数、截取返回
//解密后的明文曲调补充的地方
func createPlaintText(plaintText []byte,blockSize int)[]byte{
//1、得到最后一个字节、并将字节转换成数字、去掉明文中此数字大小的字节
padNum := int(plaintText[len(plaintText)-1])
newPadding := plaintText[:len(plaintText)-padNum]
return newPadding
}
des加密：
1、创建一个底层使用des的密码接口、参数为秘钥、返回一个接口
2、对明文进行填充
3、创建一个cbc模式的接口、需要创建iv初始化向量、返回一个blockmode对象
4、加密、调用blockmode中的cryptBlock函数进行加密、参数为目标参数和源参数
//des利用分组模式cbc进行加密
func EncryptoText(plaintText []byte,key []byte)[]byte{
//1、创建des对象
cipherBlock,err := des.NewCipher(key)
if err != nil {
panic(err)
}
//2、对明文进行填充
newText := padPlaintText(plaintText,cipherBlock.BlockSize())
//3、选择分组模式、其中向量的长度必须与分组长度相同
iv := make([]byte,cipherBlock.BlockSize())
blockMode := cipher.NewCBCEncrypter(cipherBlock,iv)
//4、加密
blockMode.CryptBlocks(newText,newText)
return newText
}
des解密：
1、创建一个底层使用des的密码接口、参数为秘钥、返回一个接口
2、创建一个cbc模式的接口、需要创建iv初始化向量，返回一个blockmode对象
3、加密、调用blockmode中的cryptBlock函数进行解密、参数为目标参数和源参数
4、调用去掉填充数据的方法
//des利用分组模式cbc进行解密
func DecryptoText(cipherText []byte, key []byte)[]byte{
//1、创建des对象
cipherBlock,err := des.NewCipher(key)
if err != nil {
panic(err)
}
//2、创建cbc分组模式接口
iv := []byte("12345678")
blockMode := cipher.NewCBCDecrypter(cipherBlock,iv)
//3、解密
blockMode.CryptBlocks(cipherText,cipherText)
//4、将解密后的数据进行去除填充的数据
newText := clearPlaintText(cipherText,cipherBlock.BlockSize())
return newText
}
Main函数调用
func main(){
//需要进行加密的明文
plaintText := []byte("CBC--密文没有规律、经常使用的加密方式，最后一个分组需要填充，需要初始化向量" +
"(一个数组、数组的长度与明文分组相等、数据来源:负责加密的人提供，加解密使用的初始化向量必须相同)")
//密钥Key的长度需要与分组长度相同、且加密解密的密钥相同
key := []byte("1234abcd")
//调用加密函数
cipherText := EncryptoText(plaintText,key)
newPlaintText := DecryptoText(cipherText,key)
fmt.Println(string(newPlaintText))
}
AES加密解密相同、所以只需要调用一次方法就可以加密、调用两次则解密
推荐是用分组模式：cbc、ctr
aes利用分组模式cbc进行加密
//对明文进行补充
func paddingPlaintText(plaintText []byte , blockSize int ) []byte {
//1、求出分组余数
padNum := blockSize - len(plaintText) % blockSize
//2、将余数转换为字节切片、然后利用bytes.Repeat得出有该余数的大小的字节切片
padByte := bytes.Repeat([]byte{byte(padNum)},padNum)
//3、将补充的字节切片添加到原明文中
plaintText = append(plaintText,padByte...)
return plaintText
}
//aes加密
func encryptionText(plaintText []byte, key []byte) []byte {
//1、创建aes对象
block,err := aes.NewCipher(key)
if err != nil {
panic(err)
}
//2、明文补充
newText := paddingPlaintText(plaintText,block.BlockSize())
//3、创建cbc对象
iv := []byte("12345678abcdefgh")
blockMode := cipher.NewCBCEncrypter(block,iv)
//4、加密
blockMode.CryptBlocks(newText,newText)
return newText
}
//解密后的去尾
func clearplaintText(plaintText []byte, blockSize int) []byte {
//1、得到最后一个字节、并转换成整型数据
padNum := int(plaintText[len(plaintText)-1])
//2、截取明文字节中去掉得到的整型数据之前的数据、此处出错、没有用len-padNum
newText := plaintText[:len(plaintText)-padNum]
return newText
}
//aes解密
func deCryptionText(crypherText []byte, key []byte ) []byte {
//1、创建aes对象
block, err := aes.NewCipher(key)
if err != nil {
panic(err)
}
//2、创建cbc对象
iv := []byte("12345678abcdefgh")
blockMode := cipher.NewCBCDecrypter(block,iv)
//3、解密
blockMode.CryptBlocks(crypherText,crypherText)
//4、去尾
newText := clearplaintText(crypherText,block.BlockSize())
return newText
}
func main(){
//需要进行加密的明文
plaintText := []byte("CBC--密文没有规律、经常使用的加密方式，最后一个分组需要填充，需要初始化向量")
//密钥Key的长度需要与分组长度相同、且加密解密的密钥相同
key := []byte("12345678abcdefgh")
//调用加密函数
cipherText := encryptionText(plaintText,key)
//调用解密函数
newPlaintText := deCryptionText(cipherText,key)
fmt.Println("解密后",string(newPlaintText))
}
//aes--ctr加密
func encryptionCtrText(plaintText []byte, key []byte) []byte {
//1、创建aes对象
block,err := aes.NewCipher(key)
if err != nil {
panic(err)
}
//2、创建ctr对象，虽然ctr模式不需要iv，但是go中使用ctr时还是需要iv
iv := []byte("12345678abcdefgh")
stream := cipher.NewCTR(block,iv)
stream.XORKeyStream(plaintText,plaintText)
return plaintText
}
func main() {
//aes--ctr加密解密、调用两次即为解密、因为加密解密函数相同stream.XORKeyStream
ctrcipherText := encryptionCtrText(plaintText, key)
ctrPlaintText := encryptionCtrText(ctrcipherText,key)
fmt.Println("aes解密后", string(ctrPlaintText))
}
英文单词：
明文：plaintext 密文：ciphertext 填充：padding/fill 去掉clear 加密Encryption 解密Decryption
