维吉尼亚密码实验Python 维吉尼亚密码算法

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墨舞天涯 2023-12-02 17:16:54

文章标签 维吉尼亚密码实验Python 算法安全密码学 java 文章分类 Python 后端开发

实验目的与要求

1、理解维吉尼亚密码算法原理。
2、编程实现维吉尼亚密码算法。

实验原理

维吉尼亚密码实验Python 维吉尼亚密码算法_算法

例：明文为 wearediscovered，密钥为 deceptive，密文为 ZICVTWQNGRZGVTM。

实验内容

采用自己熟悉的编程语言实现维吉尼亚密码算法，正确完成加解密。

实验步骤与结果

根据算法原理可知，维吉尼亚算法的加密和解密过程实际是就是对明文（密文）的每一位根据所给密钥进行移位（做加法/减法）而得出其对应的密文（明文）。

加密：C = P + K (mod 26)
解密：P = (C - K) % 26

在IntellJ IDEA集成开发环境中创建一个Vigenere类，类中定义两个方法vigenereEnCode()、vigenereDeCode()分别实现加密和解密。

main()主方法：调用加密函数vigenereEnCode()和解密函数vigenereDeCode()，验证这两个函数的功能。

public static void main(String args[]){

        Scanner scanner = new Scanner(System.in);//标准输入流

        System.out.println("请输入您要进行加密的明文和对应的密钥:");
        String plainText = scanner.next();//输入明文:wearediscovered
        String key = scanner.next();//输入密钥:deceptive
        String cipherText = vigenereEnCode(plainText, key);
        System.out.println("密文: " + cipherText);

        System.out.println("请输入您要进行解密的密文和对应的密钥:");
        cipherText = scanner.next();//输入密文:ZICVTWQNGRZGVTW
        key = scanner.next();//输入密钥:deceptive
        plainText = vigenereDeCode(cipherText, key);
        System.out.println("明文: " + plainText);
    }

vigenereEnCode()方法：实现加密功能。接收两个参数，第一个是小写的明文，第二个是小写的密钥。

/**
     * 加密 C = P + K (mod 26)
     * @param plainText 明文
     * @param key 密钥
     * @return
     */
    public static String vigenereEnCode(String plainText, String key) {
        char[] pt = plainText.toLowerCase().toCharArray();//将传入的明文全部转成小写统一处理
        char[] k = key.toLowerCase().toCharArray();//将传入的密钥全部转成小写统一处理
        int length = plainText.length();
        int d = key.length();
        StringBuilder cipherText = new StringBuilder();
        int t;
        for (int i = 0;i < length;i++){
            t = (int)pt[i] + (int)k[i % d] - (int)'a';//把明文的每一位进行加密(移位)
            if (t > (int)'z'){
                t = t - 26;
            }
            char c = (char) t;
            cipherText.append(c);
        }
        return cipherText.toString().toUpperCase();//大写输出密文
	}

验证加密算法：

维吉尼亚密码实验Python 维吉尼亚密码算法_java_02

vigenereDeCode()方法：实现解密功能。接收两个参数，第一个是大写的密文，第二个是小写的密钥。

/**
     * 解密 P = (C - K) % 26
     * @param cipherText 密文
     * @param key 密钥
     * @return
     */
    public static String vigenereDeCode(String cipherText, String key) {
        char[] ct = cipherText.toLowerCase().toCharArray();//将传入的密文全部转成小写统一处理
        char[] k = key.toLowerCase().toCharArray();//将传入的密钥全部转成小写统一处理
        int length = cipherText.length();
        int d = key.length();
        StringBuilder plainText = new StringBuilder();
        int t;
        for (int i = 0;i < length;i++){
            t = (int)ct[i] - (int)k[i % d] + (int)'a';//把密文的每一位进行解密(移位)
            if (t < (int)'a'){
                t = t + 26;
            }
            char c = (char) t;
            plainText.append(c);
        }
        return plainText.toString().toLowerCase();//小写输出明文
    }

验证解密算法：

维吉尼亚密码实验Python 维吉尼亚密码算法_安全_03