古典密码算法 凯撒(Caesar)密码，又叫循环移位密码

实验一古典密码算法

一、实验目的

学习常见的古典密码学算法，通过编程实现替代密码算法和置换密码算法，加深对古典密码体制的了解，为深入学习密码学奠定基础。

二、实验要求

分析替代密码算法和置换密码算法的功能需求，详细设计实现替代密码算法和置换密码算法的数据结构和流程，给出测试用例和测试步骤，得出测试和结论。替代密码算法和置换密码算法的实现程序必须提供加密和解密两个接口：intencrypt()和intdecrypt()。当加密或者解密成功时返回CRYPT_OK，失败时返回CRYPT_ERROR。

三、实验原理

古典密码算法曾被广泛应用，大都比较简单，使用手工和机械操作来实现加密和解密。它的主要应用对象是文字信息，利用密码算法实现文字信息的加密和解密。下面介绍两种常见的具有代表性的古典密码算法，以帮助读者对密码算法建立一个初步的印象。

1.替代密码

替代密码的原理是使用替代法进行加密，就是将明文由其它的字母、数字或符合所代替后形成密文。这里每个明文字母对应的密文字母可能是一个，也可能是多个。接收者对密文进行逆向替换即可得到明文。替代密码有五种表现形式：

1单表代替

即简单替代密码或者称为单字母代替，明文字母表中的一个字符对应密文字母表中的一个字符。这是所有加密中最简单的方法。

2多名码代替

就是将明文字母表中的字符映射为密文字母表中的多个字符。多名码简单代替早在1401年就由DuchyMantua公司使用。在英文中，元音字母出现频率最高，降低对应密文字母出现频率的一种方法就是使用多名码，如e可能被密文5、13或25替代。

3多音码代替

就是将多个明文字符代替为一个密文字符。比如将字母“i”和“j”对应为“K”，“v”和“w”代替为“L”最古老的这种多字母加密始见于1563年由波他的《密写评价》（Defurtioisliterarumnotis）一书。

4多表代替

即由多个简单代替组成，也就是使用了两个或两个以上的代替表。比如使用有5个简单代替表的代替密码，明文的第一个字母用第一个代替表，第二个字母用第二个表，第三个字母用第三个表，以此类推，循环使用这五张代替表。多表代替密码由莱昂.巴蒂斯塔于1568年发明，著名的维吉尼亚密码和博福特密码均是多表代替密码。

下面我们介绍一种典型的单表替代密码——凯撒(Caesar)密码，又叫循环移位密码。它的加密方法就是将明文中的每个字母用字母表中该字母后的第R个字母来替换，达到加密的目的。它的加密过程可以表示为下面的函数：

其中，ｍ为明文字母在字母表中的位置数；ｎ为字母表中的字母个数；ｋ为密钥；为密文字母在字母表中对应的位置数。

例如：对于明文字母H，其在字母表中的位置数为8，设，则按照上式计算出来的密文为L，计算过程如下：

代码为：

#include

using namespace std;
# define N 26
int searchnum(char t)
{
char r;
char str[26];
for(int i=1,r='A';i<=N;i++,r++)
{
str[i]=r;
}
for(int i=1;i<=N;i++)
{
if(t==str[i])
return i;
}
}
char searchchar(int t)
{
char r;
char str[26];
for(int i=1,r='A';i<=N;i++,r++)
{
str[i]=r;
}
for(int i=1;i<=N;i++)
{
if(t==i)
return str[i];
}
}
void jiami()
{
char str[50];
int k;
cout<<"请输入您的密钥:"< //int m;
//char s;
cin>>k;
cout<<"请输入您的明文:"< cin>>str;
for(int i=0;str[i]!='\0';i++)
{
int a,b;
char ch=str[i];
int m=searchnum(ch);
a=m+k;
b=a%26;
char c=searchchar(b);
str[i]=c;
}
cout<<"您的密文是:"< for(int i=0;str[i]!='\0';i++)
{
cout< }

}
void jiemi()
{
char str[50];
int k;
cout<<"请输入您的密钥:"< //int m;
//char s;
cin>>k;
cout<<"请输入您的密文:"< cin>>str;
for(int i=0;str[i]!='\0';i++)
{
int a,b;
char ch=str[i];
int m=searchnum(ch);
if(m {
a=m+N-k;
b=a%N;
}
else if(m>k)
{
a=m-k;
b=a%N;
}
else
{
b=N;
}
char c=searchchar(b);
str[i]=c;
}
cout<<"您的明文是:"< for(int i=0;str[i]!='\0';i++)
{
cout< }

}

int main()
{
int choice;
cout<<"请输入您的选择:"< cout<<"1.加密;2.解密;"< cin>>choice;
switch (choice)
{
case 1:
jiami();
break;
case 2:
jiemi();
break;
default:
break;
}
// cout << searchnum(s)<< endl;
return 0;
}
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