谁懂计算机的凯撒码 我想知道怎么代换

Question

如题所述

Answer 1

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！