凱撒密碼的加密和解密

1、關(guān)于凱撒密碼的實(shí)現(xiàn)原理班級(jí)： 姓名： 學(xué)號(hào)： 指導(dǎo)老師：一、 設(shè)計(jì)要求說(shuō)明1、 設(shè)計(jì)一個(gè)凱撒密碼的加密和解密的程序，要求輸入一段字符和密碼， 輸出相應(yīng)的密文， 完成加密過(guò)程；若輸入被加密的密文及解密密鑰，能還原出原文，完成解密。2、 語(yǔ)言不限，工具不限，獨(dú)立完成，參加答辯。3、 嚴(yán)格按照格式的要求完成文檔，在第六部分的運(yùn)行結(jié)果分析中，要求抓圖說(shuō)明。二、 基礎(chǔ)知識(shí)介紹 凱撒密碼的歷史凱撒密碼（caese）是羅馬擴(kuò)張時(shí)期朱利斯？凱撒（Julius Caesar）創(chuàng)造的，用于加密通過(guò)信使傳遞的作 戰(zhàn)命令。它將字母表中的字母移動(dòng)一定位置而實(shí)現(xiàn)加密。古羅馬隨筆作家修托尼厄斯在他的作品中披露，凱撒常用一種

2、 “密表 ”給他的朋友寫(xiě)信。這里所說(shuō)的密 表，在密碼學(xué)上稱(chēng)為 “凱撒密表 ”。用現(xiàn)代的眼光看，凱撒密表是一種相當(dāng)簡(jiǎn)單的加密變換，就是把明文中 的每一個(gè)字母用它在字母表上位置后面的第三個(gè)字母代替。古羅馬文字就是現(xiàn)在所稱(chēng)的拉丁文，其字母就 是我們從英語(yǔ)中熟知的那26個(gè)拉丁字母。因此，凱撒密表就是用d代a,用e代b,，用z代w。這些代替規(guī)則也可用一張表格來(lái)表示,所以叫 “密表”?；驹碓诿艽a學(xué)中存在著各種各樣的置換方式,但所有不同的置換方式都包含2個(gè)相同的元素。密鑰和協(xié)議（算法）。凱撒密碼的密鑰是3,算法是將普通字母表中的字母用密鑰對(duì)應(yīng)的字母替換。置換加密的優(yōu)點(diǎn)就 在于它易于實(shí)施卻難于破解.發(fā)送方

3、和接收方很容易事先商量好一個(gè)密鑰,然后通過(guò)密鑰從明文中生成密 文,即是敵人若獲取密文,通過(guò)密文直接猜測(cè)其代表的意義,在實(shí)踐中是不可能的。凱撒密碼的加密算法極其簡(jiǎn)單。其加密過(guò)程如下：在這里，我們做此約定：明文記為m,密文記為c,加密變換記為E（k1,m）（其中k1為密鑰），解密變換記為D（k2,m）（k2為解密密鑰）（在這里k1=k2,不妨記為k）。凱撒密碼的加密過(guò)程可記為如下一個(gè)變換：c=m+k modn（其中n為基本字符個(gè)數(shù)）同樣,解密過(guò)程可表示為：m=c+k mod n（其中n為基本字符個(gè)數(shù)）對(duì)于計(jì)算機(jī)而言，n可取256或128,m、k、c均為一個(gè)8bit的二進(jìn)制數(shù)。顯然，這種加密算法極不

4、 安全,即使采用窮舉法,最多也只要255次即可破譯。當(dāng)然,究其本身而言,仍然是一個(gè)單表置換,因此, 頻率分析法對(duì)其仍是有效的。加密解密算法愷撒密碼的替換方法是通過(guò)排列明文和密文字母表,密文字母表示通過(guò)將明文字母表向左或向右移動(dòng) 一個(gè)固定數(shù)目的位置。例如,當(dāng)偏移量是左移3的時(shí)候（解密時(shí)的密鑰就是3）： 明文字母表：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ密文字母表：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC使用時(shí),加密者查找明文字母表中需要加密的消息中的每一個(gè)字母所在位置,并且寫(xiě)下密文字母表中 對(duì)應(yīng)的字母。需要解密的人則根據(jù)事先已知的密鑰反過(guò)來(lái)操作,得到原來(lái)的明文。例如：

5、明文：THE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THELAZY DOG密文：WKH TXLFN EURZQ IRA MXPSV RYHU WKH ODCB GRJ愷撒密碼的加密、解密方法還能夠通過(guò)同余數(shù)的數(shù)學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算。首先將字母用數(shù)字代替,A=0,B=1，Z=25。此時(shí)偏移量為n的加密方法即為：E (x)= (x+n) mod 2解密就是：D (x)= (x-n) mod 2三、 環(huán)境介紹 編程語(yǔ)言C語(yǔ)言編譯環(huán)境Microsoft Visual Studio 2010操作系統(tǒng)Windows ,四、 思路以及算法分析 定義兩個(gè)字符數(shù)組char p1000和char c10

6、00，用來(lái)存放明文和密文。定義一個(gè)key,表示移位的個(gè)數(shù)。這是加密解密的關(guān)鍵。 綜合考慮到在密表尾部的字母加密或解密的時(shí)候會(huì)循環(huán)移動(dòng)到密表頭部，所以加密、 解密語(yǔ)句分別為：ci=(pi-a+key)%26+a向后移動(dòng)keypi=z-(z+key-ci)%26向前移動(dòng)key五、 源程序代碼#includevoid main()char p1000;char c1000;int key,i,m;key=5;/*定義一個(gè)移位個(gè)數(shù)為5,即加密向右移5位,解密則相反*/printf(please input the Plaintext: n);gets(p);/*讀取字符串，直至接受到換行符停止，并將讀

7、取的結(jié)果存放在p1000中。換行符不作為讀取串的內(nèi)容,讀取的換行符被轉(zhuǎn)換為null值,并由此來(lái)結(jié)束字符串。*/for(i=0;pi!=0;i+)ci=(pi-a+key)%26+a;/*加密算法,所有明文符號(hào)由向右移5位的密文代替*/ci=0;printf(the Ciphertext is:n%sn,c);/*輸出加密后的密文*/printf(please input the Ciptertext:n);gets(c);/*讀取字符串，直至接受到換行符停止，并將讀取的結(jié)果存放在c1000中。換行符不作為讀取串的內(nèi)容,讀取的換行符被轉(zhuǎn)換為null值,并由此來(lái)結(jié)束字符串。*/for(i=0;ci

8、!=0;i+)pi=z-(z+key-ci)%26;/*解密算法,所有明文符號(hào)由向左移5位的明文代替*/pi=0;printf(the Plaintext is:n%sn,p);/*輸出解密后的明文*/回車(chē)后，輸出加密后的密文：xjhzw nydreturn;六、運(yùn)行結(jié)果分析試對(duì)明文security進(jìn)行加密，再將其解密:3/1NDOWSsystem32cmd, exehleae inipLtt Plaintext：輸入明文security: C:呷TIWOHS、號(hào)ystfudZcnid*EX令-g| *ploa&o ripijit tiw Plaintext - KRCUFltHn)0

9、輸入security的密文xjhzwnyd|plac& inijputPlaintext* pFsmiFiFile .Emi SegiFuh Run onpil Enhu實(shí)PircdEut OptionsOutputSSuETl= I J- -HelpScrollB C:WIWDOWSsystem32cnid. exe回車(chē)后出現(xiàn)解密后的明文security:H G; W TN00W3s yHI. e?m2 cuid exe(please lnuut the Plaintext：security七、總結(jié)與不足 程序是在幾個(gè)小時(shí)內(nèi)測(cè)試運(yùn)行成功的。 凱撒密碼是密碼學(xué)中， 一種最簡(jiǎn)單的加密算法。 原理并不復(fù)雜，只要理解了，實(shí)現(xiàn)起來(lái)并不困難。程序并不長(zhǎng)，基本實(shí)現(xiàn)了對(duì)于凱撒密碼的加密和解密過(guò)程。但其中還存 在很多不足，比如，這段代碼并沒(méi)有給出當(dāng)遇到空格或者別的符號(hào)的處理方法，又比如代碼只給出了當(dāng)字 符是在a到z的情況下的解決方法，而從A到Z則沒(méi)有給出等等。因此，還有很多地方還可以進(jìn)行改進(jìn)：1.可以在開(kāi)始設(shè)置一個(gè)選擇，是進(jìn)行加密還是解密；2.可以將key設(shè)為一個(gè)整型變量，在程序運(yùn)行開(kāi)始時(shí)