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什么是凯撒密码?

2019年6月16日 / 20次阅读
加密解密

在密码学中,恺撒密码(英语:Caesar cipher),或称恺撒加密、恺撒变换、变换加密,是一种最简单且最广为人知的加密技术。它是一种替换加密的技术,明文中的所有字母都在字母表上向后(或向前)按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。例如,当偏移量是3的时候,所有的字母A将被替换成D,B变成E,以此类推。这个加密方法是以罗马共和时期恺撒的名字命名的,当年恺撒曾用此方法与其将军们进行联系。

根据苏维托尼乌斯的记载,恺撒曾用此方法对重要的军事信息进行加密:

如果需要保密,信中便用暗号,也即是改变字母顺序,使局外人无法组成一个单词。如果想要读懂和理解它们的意思,得用第4个字母置换第一个字母,即以D代A,余此类推。

同样,奥古斯都也使用过类似方式,只不过他是把字母向右移动一位,而且末尾不折回。每当他用密语写作时,他都用B代表A,C代表B,其余的字母也依同样的规则;他用AA代表Z。

另外,有证据表明,恺撒曾经使用过更为复杂的密码系统:文法学家普罗布斯曾经写过一份独具创新的手稿,研究恺撒书信中包含有秘密信息的字母。

现在已经无法弄清恺撒密码在当时有多大的效果,但是有理由相信它是安全的。因为恺撒大部分敌人都是目不识丁的,而其余的则可能将这些消息当作是某个未知的外语。即使有某个敌人获取了恺撒的加密信息,根据现有的记载,当时也没有任何技术能够解决这一最基本、最简单的替换密码。现存最早的破解方法记载在公元9世纪阿拉伯的阿尔·肯迪的有关发现频率分析的著作中。

恺撒密码的替换方法是通过排列明文和密文字母表,密文字母表示通过将明文字母表向左或向右移动一个固定数目的位置。例如,当偏移量是左移3的时候(解密时的密钥就是3),这时可以使用rot3来表示:

明文字母表:ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ ;

密文字母表:DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC。

凯撒密码的偏移量为N,就是用rotN来表示。rot是rotate的简写。

使用时,加密者查找明文字母表中需要加密的消息中的每一个字母所在位置,并且写下密文字母表中对应的字母。需要解密的人则根据事先已知的密钥反过来操作,得到原来的明文。例如:

明文:THE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG ;

密文:WKH TXLFN EURZQ IRA MXPSV RYHU WKH ODCB GRJ。

Python之禅对应的模块,this.py,里面的字符串就是使用凯撒密码加密,偏移是13,因此被称为rot13加密。

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