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凯撒密码算法

发布时间: 2022-09-25 09:43:32

① 什么是古典加密算法

古典加密算法分为替代算法和置换移位法。

1.替代算法
替代算法指的是明文的字母由其他字母或数字或符号所代替。最着名的替代算法是恺撒密码。凯撒密码的原理很简单,其实就是单字母替换。我们看一个简单的例子:

明文:abcdefghijklmnopq

密文:defghijklmnopqrst

若明文为student,对应的密文则为vwxghqw 。在这个一一对应的算法中,恺撒密码将字母表用了一种顺序替代的方法来进行加密,此时密钥为3,即每个字母顺序推后3个。由于英文字母为26个,因此恺撒密码仅有26个可能的密钥,非常不安全。

为了加强安全性,人们想出了更进一步的方法:替代时不是有规律的,而是随机生成一个对照表。

明文:abcdefghijklmnopqrstuvwxyz

密文:xnyahpogzqwbtsflrcvmuekjdI

此时,若明文为student,对应的密文则为 vmuahsm 。这种情况下,解密函数是上面这个替代对照表的一个逆置换。

不过,有更好的加密手段,就会有更好的解密手段。而且无论怎样的改变字母表中的字母顺序,密码都有可能被人破解。由于英文单词中各字母出现的频度是不一样的,通过对字母频度的统计就可以很容易的对替换密码进行破译。为了抗击字母频度分析,随后产生了以置换移位法为主要加密手段的加密方法。

2.置换移位法
使用置换移位法的最着名的一种密码称为维吉尼亚密码。它以置换移位为基础的周期替换密码。

前面介绍的替代算法中,针对所有的明文字母,密钥要么是一个唯一的数,要么则是完全无规律可寻的。在维吉尼亚密码中,加密密钥是一个可被任意指定的字符串。加密密钥字符依次逐个作用于明文信息字符。明文信息长度往往会大于密钥字符串长度,而明文的每一个字符都需要有一个对应的密钥字符,因此密钥就需要不断循环,直至明文每一个字符都对应一个密钥字符。对密钥字符,我们规定密钥字母a,b,c,d……y,z对应的数字n为:0,1,2,3……24,25。每个明文字符首先找到对应的密钥字符,然后根据英文字母表按照密钥字符对应的数字n向后顺序推后n个字母,即可得到明文字符对应的密文字符。

如果密钥字为deceptive , 明文为 wearediscoveredsaveyourself,则加密的过程为:

明文: wearediscoveredsaveyourself

密钥: deceptivedeceptivedeceptive

密文: zicvtwqngrzgvtwavzhcqyglmgj

对明文中的第一个字符w,对应的密钥字符为d,它对应需要向后推3个字母,w,x,y,z,因此其对应的密文字符为z。上面的加密过程中,可以清晰的看到,密钥deceptive被重复使用。

古典密码体制将数学的方法引入到密码分析和研究中。这为现代加密技术的形成和发展奠定了坚实的基础。

② 设密文为love,试利通用凯撒密码(k=3)对其解密,得出明文

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。

③ 古典加密算法有哪些 古典加密算法

世界上最早的一种密码产生于公元前两世纪。是由一位希腊人提出的,人们称之为
棋盘密码,原因为该密码将26个字母放在5×5的方格里,i,j放在一个格子里,具体情
况如下表所示
1 2 3 4 5
1 a b c 搜索d e
2 f g h i,j k
3 l m n o p
4 q r s t u
5 v w x y z
这样,每个字母就对应了由两个数构成的字符αβ,α是该字母所在行的标号,β是列
标号。如c对应13,s对应43等。如果接收到密文为
43 15 13 45 42 15 32 15 43 43 11 22 15
则对应的明文即为secure message。
另一种具有代表性的密码是凯撒密码。它是将英文字母向前推移k位。如k=5,则密
文字母与明文与如下对应关系
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E
于是对应于明文secure message,可得密文为XJHZWJRJXXFLJ。此时,k就是密钥。为了
传送方便,可以将26个字母一一对应于从0到25的26个整数。如a对1,b对2,……,y对
25,z对0。这样凯撒加密变换实际就是一个同余式
c≡m+k mod 26
其中m是明文字母对应的数,c是与明文对应的密文的数。
随后,为了提高凯撒密码的安全性,人们对凯撒密码进行了改进。选取k,b作为两
个参数,其中要求k与26互素,明文与密文的对应规则为
c≡km+b mod 26
可以看出,k=1就是前面提到的凯撒密码。于是这种加密变换是凯撒野加密变换的
推广,并且其保密程度也比凯撒密码高。
以上介绍的密码体制都属于单表置换。意思是一个明文字母对应的密文字母是确定
的。根据这个特点,利用频率分析可以对这样的密码体制进行有效的攻击。方法是在大
量的书籍、报刊和文章中,统计各个字母出现的频率。例如,e出现的次数最多,其次
是t,a,o,I等等。破译者通过对密文中各字母出现频率的分析,结合自然语言的字母频
率特征,就可以将该密码体制破译。
鉴于单表置换密码体制具有这样的攻击弱点,人们自然就会想办法对其进行改进,
来弥补这个弱点,增加抗攻击能力。法国密码学家维吉尼亚于1586年提出一个种多表式
密码,即一个明文字母可以表示成多个密文字母。其原理是这样的:给出密钥
K=k[1]k[2]…k[n],若明文为M=m[1]m[2]…m[n],则对应的密文为C=c[1]c[2]…c[n]。
其中C[i]=(m[i]+k[i]) mod 26。例如,若明文M为data security,密钥k=best,将明
文分解为长为4的序列data security,对每4个字母,用k=best加密后得密文为
C=EELT TIUN SMLR
从中可以看出,当K为一个字母时,就是凯撒密码。而且容易看出,K越长,保密程
度就越高。显然这样的密码体制比单表置换密码体制具有更强的抗攻击能力,而且其加
密、解密均可用所谓的维吉尼亚方阵来进行,从而在操作上简单易行。该密码可用所谓
的维吉尼亚方阵来进行,从而在操作上简单易行。该密码曾被认为是三百年内破译不了
的密码,因而这种密码在今天仍被使用着。
古典密码的发展已有悠久的历史了。尽管这些密码大都比较简单,但它在今天仍有
其参考价值。世界上最早的一种密码产生于公元前两世纪。是由一位希腊人提出的,人们称之为
棋盘密码,原因为该密码将26个字母放在5×5的方格里,i,j放在一个格子里,具体情
况如下表所示
1 2 3 4 5
1 a b c 搜索d e
2 f g h i,j k
3 l m n o p
4 q r s t u
5 v w x y z
这样,每个字母就对应了由两个数构成的字符αβ,α是该字母所在行的标号,β是列
标号。如c对应13,s对应43等。如果接收到密文为
43 15 13 45 42 15 32 15 43 43 11 22 15
则对应的明文即为secure message。
另一种具有代表性的密码是凯撒密码。它是将英文字母向前推移k位。如k=5,则密
文字母与明文与如下对应关系
a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E
于是对应于明文secure message,可得密文为XJHZWJRJXXFLJ。此时,k就是密钥。为了
传送方便,可以将26个字母一一对应于从0到25的26个整数。如a对1,b对2,……,y对
25,z对0。这样凯撒加密变换实际就是一个同余式
c≡m+k mod 26
其中m是明文字母对应的数,c是与明文对应的密文的数。
随后,为了提高凯撒密码的安全性,人们对凯撒密码进行了改进。选取k,b作为两
个参数,其中要求k与26互素,明文与密文的对应规则为
c≡km+b mod 26
可以看出,k=1就是前面提到的凯撒密码。于是这种加密变换是凯撒野加密变换的
推广,并且其保密程度也比凯撒密码高。
以上介绍的密码体制都属于单表置换。意思是一个明文字母对应的密文字母是确定
的。根据这个特点,利用频率分析可以对这样的密码体制进行有效的攻击。方法是在大
量的书籍、报刊和文章中,统计各个字母出现的频率。例如,e出现的次数最多,其次
是t,a,o,I等等。破译者通过对密文中各字母出现频率的分析,结合自然语言的字母频
率特征,就可以将该密码体制破译。
鉴于单表置换密码体制具有这样的攻击弱点,人们自然就会想办法对其进行改进,
来弥补这个弱点,增加抗攻击能力。法国密码学家维吉尼亚于1586年提出一个种多表式
密码,即一个明文字母可以表示成多个密文字母。其原理是这样的:给出密钥
K=k[1]k[2]…k[n],若明文为M=m[1]m[2]…m[n],则对应的密文为C=c[1]c[2]…c[n]。
其中C[i]=(m[i]+k[i]) mod 26。例如,若明文M为data security,密钥k=best,将明
文分解为长为4的序列data security,对每4个字母,用k=best加密后得密文为
C=EELT TIUN SMLR
从中可以看出,当K为一个字母时,就是凯撒密码。而且容易看出,K越长,保密程
度就越高。显然这样的密码体制比单表置换密码体制具有更强的抗攻击能力,而且其加
密、解密均可用所谓的维吉尼亚方阵来进行,从而在操作上简单易行。该密码可用所谓
的维吉尼亚方阵来进行,从而在操作上简单易行。该密码曾被认为是三百年内破译不了
的密码,因而这种密码在今天仍被使用着。
古典密码的发展已有悠久的历史了。尽管这些密码大都比较简单,但它在今天仍有
其参考价值。

④ I love you 的恺撒码是什么

如果推进数字是3的话,这个凯撒密码就可以是L ORYH BRX。

I love you可以用520来表示。

520,是519与521之间的自然整数,网络语言中,“520”谐音“我爱您”。又如:5201314“我爱您一生一世”,520320179“我爱您想爱您一起走”。

(4)凯撒密码算法扩展阅读

五字开头爱情数字密码

一、5406 我是你的

二、5407 我是你妻

三、54064 我是你老师

四、5976 我到家了

五、52067我爱你不变

六、587129955我不介意爱朝朝暮暮(我不求与你

七、514我爱你一生一世

⑤ 古典密码安全算法有哪些

世界上最早的一种密码产生于公元前两世纪。是由一位希腊人提出的,人们称之为
棋盘密码,原因为该密码将26个字母放在5×5的方格里,i,j放在一个格子里,具体情
况如下表所示

1 2 3 4 5
1 a b c d e
2 f g h i,j k
3 l m n o p
4 q r s t u
5 v w x y z

这样,每个字母就对应了由两个数构成的字符αβ,α是该字母所在行的标号,β是列
标号。如c对应13,s对应43等。如果接收到密文为

43 15 13 45 42 15 32 15 43 43 11 22 15

则对应的明文即为secure message。

另一种具有代表性的密码是凯撒密码。它是将英文字母向前推移k位。如k=5,则密
文字母与明文与如下对应关系

a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y z
F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E

于是对应于明文secure message,可得密文为XJHZWJRJXXFLJ。此时,k就是密钥。为了
传送方便,可以将26个字母一一对应于从0到25的26个整数。如a对1,b对2,……,y对
25,z对0。这样凯撒加密变换实际就是一个同余式

c≡m+k mod 26

其中m是明文字母对应的数,c是与明文对应的密文的数。

随后,为了提高凯撒密码的安全性,人们对凯撒密码进行了改进。选取k,b作为两
个参数,其中要求k与26互素,明文与密文的对应规则为

c≡km+b mod 26

可以看出,k=1就是前面提到的凯撒密码。于是这种加密变换是凯撒野加密变换的
推广,并且其保密程度也比凯撒密码高。

以上介绍的密码体制都属于单表置换。意思是一个明文字母对应的密文字母是确定
的。根据这个特点,利用频率分析可以对这样的密码体制进行有效的攻击。方法是在大
量的书籍、报刊和文章中,统计各个字母出现的频率。例如,e出现的次数最多,其次
是t,a,o,I等等。破译者通过对密文中各字母出现频率的分析,结合自然语言的字母频
率特征,就可以将该密码体制破译。

鉴于单表置换密码体制具有这样的攻击弱点,人们自然就会想办法对其进行改进,
来弥补这个弱点,增加抗攻击能力。法国密码学家维吉尼亚于1586年提出一个种多表式
密码,即一个明文字母可以表示成多个密文字母。其原理是这样的:给出密钥
K=k[1]k[2]…k[n],若明文为M=m[1]m[2]…m[n],则对应的密文为C=c[1]c[2]…c[n]。
其中C[i]=(m[i]+k[i]) mod 26。例如,若明文M为data security,密钥k=best,将明
文分解为长为4的序列data security,对每4个字母,用k=best加密后得密文为

C=EELT TIUN SMLR

从中可以看出,当K为一个字母时,就是凯撒密码。而且容易看出,K越长,保密程
度就越高。显然这样的密码体制比单表置换密码体制具有更强的抗攻击能力,而且其加
密、解密均可用所谓的维吉尼亚方阵来进行,从而在操作上简单易行。该密码可用所谓
的维吉尼亚方阵来进行,从而在操作上简单易行。该密码曾被认为是三百年内破译不了
的密码,因而这种密码在今天仍被使用着。

古典密码的发展已有悠久的历史了。尽管这些密码大都比较简单,但它在今天仍有
其参考价值。

⑥ 求密文(凯撒密码)

已知凯撒密码的计算公式为 f(a)=(a+k) mod n,设k=3,n=26,明文P=COMPUTERSYSTEM,求密文。解:明文字母代码表如下如下:由于k=3,对于明文P=COMPUTERSYSTEMf(C)=(2+3) mod 26=5=Ff(O)=(14+3) mod 26=17=Rf(M)=(12+3) mod 26=15=Pf(P)=(15+3) mod 26=18=Sf(U)=(20+3) mod 26=23=Xf(T)=(19+3) mod 26=22=Wf(E)=(4+3) mod 26=7=Hf(R)=(17+3) mod 26=20=Uf(S)=(18+3) mod 26=21=Vf(Y)=(24+3) mod 26=1=Bf(S)=(18+3) mod 26=21=Vf(T)=(19+3) mod 26=22=Wf(E)=(4+3) mod 26=7=Hf(M)=(12+3) mod 26=15=P所以密文C=Ek(P)=FRPSXWHUVBVWHP

⑦ 用C#实现凯撒密码算法。急急急!!

告诉我邮箱我把程序发给你

⑧ 谁知道怎么解凯撒等类型的密码有什么技巧

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。

⑨ 凯撒算法是对称加密算法还是非对称加密算法为什么

属于对称加密算法

凯撒算法属于古典密码,是对称加密算法最简单的形式

⑩ 谁懂计算机的凯撒码 我想知道怎么代换

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;i<GETTOP;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;j<MAX;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;i<GETTOP;i++)
{
for(j=0;j<GETTOP;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!

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