python维吉尼亚密码 维吉尼亚密码c语言实现

目录

前言

一、维吉尼亚（Vigenère）密码原理及介绍

二、加密/解密算法介绍

1.加密算法

2.解密算法

三、完整代码展示

总结

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前言

        本文介绍了维吉尼亚密码的原理，以及用C语言是如何实现的，是我作为密码学大一新生的一次课后作业。

        作业要求：明文中的空格在密文中也有对应空格，明文中的大小写在密文中也有对应大小写。

一、维吉尼亚（Vigenère）密码原理及介绍

        在一个凯撒密码中，字母表中的每一字母都会作一定的偏移，例如偏移量为3时，A就转换为了D、B转换为了E……而维吉尼亚密码则是由一些偏移量不同的恺撒密码组成。

        在生成密码的时候，可以通过查表的方式（维吉尼亚密码表），通过密钥，来确定明文所对应的密文。

维吉尼亚密码表

 

 这一表格包括了26行字母表，每一行都由前一行向左偏移一位得到。

        例如，假设明文为：

        GOODSTUDY

        密钥为：

        HNUN

        由于密钥比明文短，因此需要重复密钥，直至密钥和明文一样长。对于密钥来说，每个字母代表的偏移量为该字母在字母表中的位置

        对于第一个字母G，对应密钥第一个字母H，那么由表格中的G行H列加密得到字母N，以此类推，可以得到：

        明文：GOODSTUDY    密钥：HNUN    密文：NBIQZGOQF

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二、加密/解密算法介绍

1.加密算法

        主要思路：通过ASCII码来计算偏移量

        附ASCII码对照表：

int Encryption(char* Plaintext, char* key) //加密算法
{
	int i = 0, j = strlen(key), k = strlen(Plaintext),m=0;
	char result[MAXSIZE] = {0};
	for (i = 0; i < k; i++)
	{
		if (Plaintext[i] != ' '&& Plaintext[i] >= 'a' && Plaintext[i] <= 'z')//明文是小写字母
		{
			if (key[m % j] >= 'a' && key[m % j] <= 'z')//密钥为小写字母
			{
				result[i] = (Plaintext[i] + key[m % j] - 2 * 'a') % 26 + 'a';
			}
			else if (key[m % j] >= 'A' && key[m % j] <= 'Z')//密钥为大写字母
			{
				result[i] = (Plaintext[i] + key[m % j] - 'A'-'a') % 26 + 'a';
			}
			m++;
		}
		else if (Plaintext[i] != ' ' && Plaintext[i] >= 'A' && Plaintext[i] <= 'Z')//明文是大写字母
		{
			if (key[m % j] >= 'a' && key[m % j] <= 'z')//密钥为小写字母
			{
				result[i] = (Plaintext[i] + key[m % j] - 'a' - 'A') % 26 + 'A';
			}
			else if (key[m % j] >= 'A' && key[m % j] <= 'Z')//密钥为大写字母
			{
				result[i] = (Plaintext[i] + key[m % j] - 'A' - 'A') % 26 + 'A';
			}
			m++;
		}
		else
			result[i] = ' ';
	}
	printf("加密后的密文为：%s\n",result);
	return 0;
}

        key[m%j]是为了确保在明文/密文比密钥长时重复密钥。

2.解密算法

主要思路：加密算法的逆过程

代码如下（示例）：

int Decrypt(char* Ciphertext, char* key)//解密算法
{
	int i = 0, j = strlen(key), k = strlen(Ciphertext),m=0; 
	char result[MAXSIZE] = { 0 };
	for (i = 0; i < k; i++)
	{
		if (Ciphertext[i] != ' ' && Ciphertext[i] >= 'a' && Ciphertext[i] <= 'z')//明文是小写字母
		{
			if (key[m % j] >= 'a' && key[m % j] <= 'z')//密钥为小写字母
			{
				result[i] = (Ciphertext[i] + 26 - (key[m % j] - 'a') - 'a') % 26 + 'a';
			}
			else if (key[m % j] >= 'A' && key[m % j] <= 'Z')//密钥为大写字母
			{
				result[i] = (Ciphertext[i] + 26 - (key[m % j] - 'A') - 'a') % 26 + 'a';
			}
			m++;
		}
		else if (Ciphertext[i] != ' ' && Ciphertext[i] >= 'A' && Ciphertext[i] <= 'Z')//明文是大写字母
		{
			if (key[m % j] >= 'a' && key[m % j] <= 'z')//密钥为小写字母
			{
				result[i] = (Ciphertext[i] + 26 - (key[m % j] - 'a') - 'A') % 26 + 'A';
			}
			else if (key[m % j] >= 'A' && key[m % j] <= 'Z')//密钥为大写字母
			{
				result[i] = (Ciphertext[i] + 26 - (key[m % j] - 'A') - 'A') % 26 + 'A';
			}
			m++;
		}
		else
			result[i] = ' ';
	}
	printf("解密后的明文为：%s\n", result);
	return 0;
}

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三、完整代码展示

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#define MAXSIZE 100
#define KEY 50

int Encryption(char* Plaintext, char* key) //加密算法
{
	int i = 0, j = strlen(key), k = strlen(Plaintext),m=0;
	char result[MAXSIZE] = {0};
	for (i = 0; i < k; i++)
	{
		if (Plaintext[i] != ' '&& Plaintext[i] >= 'a' && Plaintext[i] <= 'z')//明文是小写字母
		{
			if (key[m % j] >= 'a' && key[m % j] <= 'z')//密钥为小写字母
			{
				result[i] = (Plaintext[i] + key[m % j] - 2 * 'a') % 26 + 'a';
			}
			else if (key[m % j] >= 'A' && key[m % j] <= 'Z')//密钥为大写字母
			{
				result[i] = (Plaintext[i] + key[m % j] - 'A'-'a') % 26 + 'a';
			}
			m++;
		}
		else if (Plaintext[i] != ' ' && Plaintext[i] >= 'A' && Plaintext[i] <= 'Z')//明文是大写字母
		{
			if (key[m % j] >= 'a' && key[m % j] <= 'z')//密钥为小写字母
			{
				result[i] = (Plaintext[i] + key[m % j] - 'a' - 'A') % 26 + 'A';
			}
			else if (key[m % j] >= 'A' && key[m % j] <= 'Z')//密钥为大写字母
			{
				result[i] = (Plaintext[i] + key[m % j] - 'A' - 'A') % 26 + 'A';
			}
			m++;
		}
		else
			result[i] = ' ';
	}
	printf("加密后的密文为：%s\n",result);
	return 0;
}

int Decrypt(char* Ciphertext, char* key)//解密算法
{
	int i = 0, j = strlen(key), k = strlen(Ciphertext),m=0; 
	char result[MAXSIZE] = { 0 };
	for (i = 0; i < k; i++)
	{
		if (Ciphertext[i] != ' ' && Ciphertext[i] >= 'a' && Ciphertext[i] <= 'z')//明文是小写字母
		{
			if (key[m % j] >= 'a' && key[m % j] <= 'z')//密钥为小写字母
			{
				result[i] = (Ciphertext[i] + 26 - (key[m % j] - 'a') - 'a') % 26 + 'a';
			}
			else if (key[m % j] >= 'A' && key[m % j] <= 'Z')//密钥为大写字母
			{
				result[i] = (Ciphertext[i] + 26 - (key[m % j] - 'A') - 'a') % 26 + 'a';
			}
			m++;
		}
		else if (Ciphertext[i] != ' ' && Ciphertext[i] >= 'A' && Ciphertext[i] <= 'Z')//明文是大写字母
		{
			if (key[m % j] >= 'a' && key[m % j] <= 'z')//密钥为小写字母
			{
				result[i] = (Ciphertext[i] + 26 - (key[m % j] - 'a') - 'A') % 26 + 'A';
			}
			else if (key[m % j] >= 'A' && key[m % j] <= 'Z')//密钥为大写字母
			{
				result[i] = (Ciphertext[i] + 26 - (key[m % j] - 'A') - 'A') % 26 + 'A';
			}
			m++;
		}
		else
			result[i] = ' ';
	}
	printf("解密后的明文为：%s\n", result);
	return 0;
}
int main()
{
	int n;
	char Plaintext[MAXSIZE] = {0};
	char Ciphertext[MAXSIZE] = {0};
	char key[KEY] = {0};
	while (1)
	{
		printf("===============\n");
		printf("   1.加密\n");
		printf("   2.解密\n");
		printf("   0.退出\n");
		printf("===============\n");
		printf("请输入要执行的操作：");
		scanf_s("%d",&n);
		getchar();
		switch (n)
		{
		case 1:
			printf("请输入明文：");
			scanf_s("%[^\n]", Plaintext, MAXSIZE);
			getchar();
			printf("请输入密钥：");
			scanf_s("%[^\n]", key, KEY);
			Encryption(Plaintext, key);
			break;
		case 2:
			printf("请输入密文：");
			scanf_s("%[^\n]", Ciphertext, MAXSIZE);
			getchar();
			printf("请输入密钥：");
			scanf_s("%[^\n]", key, KEY);
			Decrypt(Ciphertext, key);
			break;
		case 0:
			exit(0);
			break;
		}
	}
	return 0;
}

做了一个菜单方便选择加密解密。

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总结

主要是ASCII码的运用，对照维吉尼亚密码表算出每个字母的偏移量，对逻辑要求可能比较高，需要，计算偏移量以及循环密钥较为繁琐。新手第一次写文章，如果代码有什么不足的、没有考虑到的地方，文章有哪些可以补充的，欢迎大佬指正。