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恺撒移位密码 得到如下情况

时间：11:26:17作者：admin分类：实践浏览：1评论：0

　　前言

　　密码学的基本目的是使得两个在不安全的信道上进行安全的通信，在计算机网络中，现假设有两个人Alice和Bob，Alice想发送消息给Bob，告诉他明天凌晨2点毒贩将在4号码头进行交易，请Bob配合缉毒。这里Alice有一个麻烦就是他怕在信息传输中可能会被敌人Oscar监听，甚至篡改消息内容，导致整个计划失败，Bob也对Alice发过来的消息有疑虑，不知道消息是否为Alice本人所发，消息内容是否真实等等。

　　这里密码学的重要性就体现出来了，假设Alice事先和Bob商量好一个密钥（key）,Alice通过密钥将明文（plaintext）加密成密文，在网络中传输，Bob收到Alice传过来的密文（ciphertext），用事先商量好的密钥进行解密，得到明文，而敌人即使监听到Alice发送的消息，也是加密过的密文，由于不知道密钥，所以无法知道真实的明文，整个过程如下。

　　image.png移位密码（Shift Cipher）、恺撒密码(Caesar Cipher)

　　移位密码是古典密码学中最早，最简单的一种加、解密码方法，最早可追溯至古罗马时代，尤利乌斯:恺撒曾经使用过此密码。

　　移位密码是通过将明文中所使用的字母按照一定的字数进行“平移”来加密，为了简化内容，在这里我们只使用英文字母作为示例，我们用小写字母(a,b,c,d…)来表示明文，用大写字母（A,B,C,D…）来表示密文。

　　最早期时，一般将字母平移3位，也就是a->D，b->E，c->F,

　　这种最早时平移3位是叫恺撒密码(Caesar Cipher)，后来经过推广，平移位数也不一定是3位，可以是其它任何整数位，这种又叫移位密码（Shift Cipher），可以知道，恺撒密码是移位密码的一个特例（key=3时），下面是恺撒密码平移的工作方式

　　image.png

　　移位密码的加密

　　使用移位密码可以用来加密普通的英文句子，但是我们要建立英文字母和模26剩余之间一一对应关系，如A->0，B->1,…Z->25。其列表如下：

　　image.png

　　现假设我们有明文P=china，密钥K=3, 现要将其加密，根据上表，将字符P中的每个字母平移3位，得到如下情况:

　　至此，明文china就被转换成了密文FKLQD，

　　具体用程序算法可归纳如下:

　　具体代码可参考这里

　　

　　移位密码的解密

　　移位密码的解密也非常简单，只要使用加密时用的密钥进行反向平移操作，刚来的例子只要将密文反向平移3位就行，可得到如下：

　　具体程序的算法其实就是加密的反向操作，如下：

　　具体代码可参考这里：

　　

　　移位密码的暴力破解

　　通过上面的例子可以知道，我们只要拿到的密钥K，就可以密文解密，那么有没有不用密钥就可以解密的呢，在移位密码中，密钥就是字母平移的位数，因为因为字母表里只有26个字母（0-25），所以加密的密钥一共就是0-25之间的26个数字，我们可以把26个数字全部当作密钥试一次，解密出来其中有一个明文肯定是对的。

　　像这种将所有可能的密钥全部尝试一遍的，我们叫暴力破解(brute-force attack)，这种方法本质是在所有的密钥中找出正确的那一个，因此又称为穷举搜索（exhaustive search）。

　　可以将上面的例子通过暴力破解试一下，密钥从0开始，一直试到25，得到如下效果：

　　可以知道，其实在试到第3次的时候，明文就被试出来了

　　代码可以参(jk是什么意思是什么？JK是“じょしこうこうせい ”（女子高校生）罗马音 jyoshi koukousei 的简写(取其中“J”和“K”)，通常指日本女高中生；JK也是ACGN次文化中的萌属性之一。)考这里

　　

　　脚本示例

　　我们用脚本试一下上面所说的各种方法，脚本代码在这里

　　

　　可以知道，移位密码其实是很弱的，我们可以很容易将他破解出来，但是在古代那会还是挺有用的。

　　参考资料

　　【密码学原理与实践（第三版）】

　　【图解密码技术】

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