凯撒加密法(凯撒加密算法流程图)
凯撒加密法(凯撒加密算法流程图)
凯撒加密法的替换方法是通过排列明文和密文字母表，密文字母表示通过将明文字母表向左或向右移动一个固定数目的位置。例如，当偏移量是左移3的时候（解密时的密钥就是3）：
明文字母表：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
密文字母表：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC
使用时，加密者查找明文字母表中需要加密的消息中的每一个字母所在位置，并且写下密文字母表中对应的字母。需要解密的人则根据事先已知的密钥反过来操作，得到原来的明文。例如：
明文：THE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG
密文：WKH TXLFN EURZQ IRA MXPSV RYHU WKH ODCB GRJ
凯撒加密法的加密、解密方法还能够通过同余的数学方法进行计算。首先将字母用数字代替，A=0，B=1，...，Z=25。此时偏移量为n的加密方法即为：
En(x)=(x+n)mod26{\displaystyle E_{n}(x)=(x+n)\mod 26}
解密就是：
Dn(x)=(x−n)mod26{\displaystyle D_{n}(x)=(x-n)\mod 26}
这里有方法，自己看吧，比较多，呵呵
[凯撒介绍]
凯撒密码（kaiser）是罗马扩张时期朱利斯"凯撒（Julius Caesar）创造的，用于加密通过信使传递的作战命令。它将字母表中的字母移动一定位置而实现加密。
[加密原理]
凯撒密码的加密算法极其简单。其加密过程如下：
在这里，我们做此约定：明文记为m，密文记为c，加密变换记为E(k1,m)（其中k1为密钥），解密变换记为D(k2,m)（k2为解密密钥）（在这里k1=k2,不妨记为k）。凯撒密码的加密过程可记为如下一个变换：
c≡m+k mod n （其中n为基本字符个数）
同样，解密过程可表示为：
m≡c+k mod n （其中n为基本字符个数）
对于计算机而言，n可取256或128，m、k、c均为一个8bit的二进制数。显然，这种加密算法极不安全，即使采用穷举法，最多也只要255次即可破译。当然，究其本身而言，仍然是一个单表置换，因此，频率分析法对其仍是有效的。
[加密算法]
我们预定义基本字符个数为 #define MAX 128
凯撒加密函数可以表示为
[Copy to clipboard]
CODE:
char cipher(char plain_char, int key)
{
return (plain_char + key) % MAX;
};
凯撒解密函数：
[Copy to clipboard]
CODE:
char decipher(char cipher_char, int key)
{
return (cipher_char - key + MAX) % MAX;
};
加密后，原所有的ASCII码偏移key位，解密则移回key位。
如果要对一个文本文件进行加密，则只要依次逐个字符逐个字符地读取文本文件，进行加密后，逐个字符逐个字符写入密文文本文件中，即可：
[Copy to clipboard]
CODE:
FILE *fp_plaintext;
FILE *fp_ciphertext;
char plain_char;
... ...
while((plain_char=fgetc(fp_plaintext))!=EOF)
{
fputc(cipher(plain_char,key),fp_ciphertext);
}
对文件的解密也同样方法。
[破解原理]
一篇包含字符的英文文章，其各ASCII码字符出现，都有一定的频率，下面是对Google上随意搜索到的英文文章进行分析的结果，见表：
QUOTE:
=================================================
FileName : 01.txt
[1] 32: times:204
[2] 101:e times:134
[3] 116:t times:91
[4] 105:i times:87
[5] 111:o times:77
[6] 108:l times:75
[7] 97:a times:75
[8] 110:n times:69
[9] 10:
times:67
[10] 115:s times:63
=================================================
FileName : php.si.source.txt
[1] 32: times:576
[2] 101:e times:162
[3] 115:s times:153
[4] 110:n times:141
[5] 114:r times:138
[6] 105:i times:135
[7] 10:
times:134
[8] 116:t times:129
[9] 42:* times:116
[10] 111:o times:103
=================================================
FileName : work.txt
[1] 32: times:51322
[2] 101:e times:30657
[3] 116:t times:23685
[4] 97:a times:19038
[5] 111:o times:17886
[6] 105:i times:16156
[7] 110:n times:15633
[8] 114:r times:15317
[9] 115:s times:15226
[10] 104:h times:12191
=================================================
FileName : 02.txt
[1] 32: times:299
[2] 101:e times:217
[3] 110:n times:136
[4] 105:i times:133
[5] 111:o times:124
[6] 116:t times:116
[7] 97:a times:110
[8] 115:s times:98
[9] 114:r times:92
[10] 108:l times:82
=================================================
FileName : 03.txt
[1] 45:- times:404
[2] 32: times:394
[3] 101:e times:237
[4] 116:t times:196
[5] 114:r times:173
[6] 97:a times:163
[7] 105:i times:161
[8] 110:n times:153
[9] 111:o times:142
[10] 115:s times:129
=================================================
FileName : 04.txt
[1] 32: times:326
[2] 101:e times:179
[3] 116:t times:106
[4] 105:i times:101
[5] 111:o times:96
[6] 110:n times:94
[7] 97:a times:92
[8] 115:s times:78
[9] 100:d times:61
[10] 114:r times:60
=================================================
FileName : 05.txt
[1] 32: times:441
[2] 101:e times:191
[3] 111:o times:151
[4] 116:t times:120
[5] 97:a times:112
[6] 110:n times:108
[7] 105:i times:91
[8] 114:r times:84
[9] 117:u times:79
[10] 115:s times:79
有此分析可知，一篇英文文章中，出现较高频率的两个字符是 ' ' (空格) 和 'e'，而且它们的ASCII码分别是32和101，差值是69。
既然凯撒密码利用的是单表替换的一种简单加密算法，所以，我们的主角， ' ' 和 'e' ，在解密后，依然会保持相同的ASCII码差值，69。
|c1 - c2| = |'e' - ' '| = |101 - 32| = 69
|m1 - m2| = | ((c1 + k) mod 256)-((c2 + k) mod 256)| = |c1 - c2| = |'e' - ' '| = 69
现在可以得到破解凯撒密码的原理了，我们统计一片经过凯撒加密的密文字符信息，在出现频率较高的字符里面寻找差值是69的2个字符，这两个必定是 ' ' 和 'e' 字符的加密字符，计算偏移量（既密钥key），通过解密运算，还原出明文。
[破解算法]
任何一片英文加密后的密文，我们统计出所有字符的个数：
[Copy to clipboard]
CODE:
#define MAX 128
... ...
FILE *fp_ciphertext;
char cipher_char;
int i; //密文文件长度，包含多少字符
unsigned int size_file=0; //申明num数组，存储各个ASCII字符在密文中出现的个数
num[MAX];
... ...
for(i = 0;i MAX; i++) //初始化num数组中的值
num[i] = 0;
... ...
while((cipher_char=fgetc(fp_ciphertext))!=EOF)
{
num[cipher_char]++;
size_file++;
}
统计出现最多次数的字符，定义#define GETTOP 10，统计最多的前10位字符：
[Copy to clipboard]
CODE:
//统计前10位
#define GETTOP 10
... ...
int temp,i,j;
int maxascii[GETNUM]; //申明maxascii数组，存储统计出的概率前10位的字符ascii码
int maxtimes[GETNUM]; //申明maxtimes数组，存储统计出的概率前10位的字符的出现次数
... ...
for(i=0;iGETTOP;i++)
{
temp=0; //临时变量temp里面来存储出现最多次数的字符的ascii码
for(j=1;jMAX;j++) //依次比较所有的字符次数，获得最多字符的ascii码
{
if(num[j]=num[temp])
temp=j;
}
maxascii[i]=temp; //把出现最多次数字符的ascii存储到相应的maxascii数组中
maxtimes[i]=num[temp]; //把最多次数字符的出现次数存储到相应的maxtimes数组中
num[temp]=0; //把最多次数字符的次数赋值成0，
//进行循环运算，同样的算法，第二次循环得到的值，肯定是出现第二多的字符
//避免了对256或128个字符进行排序的复杂运算
//当年我用汇编编写成绩排序的程序时，也用这套排序算法:-)
}
找出出现最多字符中，ASCII码差别是69的两个字符，计算出密钥key的长度：
[Copy to clipboard]
CODE:
for(i=0;iGETTOP;i++)
{
for(j=0;jGETTOP;j++)
{
if((max[i]-max[j])==69)
{
key=(max[j] - 32 + MAX ) % MAX;
printf("Key : %d\n",key);
break;
}
}
}
既然得到了密钥长度，算完成了对凯撒密码的破解了，那就进行解密吧，大功告成！
凯撒密码是罗马扩张时期朱利斯• 凯撒（Julius Caesar）创造的，用于加密通过信使传递的作战命令。它将字母表中的字母移动一定位置而实现加密。例如如果向右移动 2 位，则 字母 A 将变为 C，字母 B 将变为 D，…，字母 X 变成 Z，字母 Y 则变为 A，字母 Z 变为 B。
因此，假如有个明文字符串“Hello”用这种方法加密的话，将变为密文： “Jgnnq” 。而如果要解密，则只要将字母向相反方向移动同样位数即可。如密文“Jgnnq”每个字母左移两位 变为“Hello” 。这里，移动的位数“2”是加密和解密所用的密钥。
该程序既可用于加密又可用于解密。只要传入明文和偏移量即可加密，解密需要传入密文和负的偏移量就可以解密。
输出的结果:
凯撒密码由于加解密比较简单，密钥总共只有 26 个，攻击者得到密文后即使不知道密钥，也可一个一个地试过去，最多试 26 次就可以得到明文。
这里不光根据 offset 偏移进行加密，还加上了字符所在的下标进行混合加密。
输出的结果:
