恺撒加密

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文章目录

恺撒加密一、中国古代加密二、外国加密三、凯撒位移加密四、凯撒加密和解密五、频度分析法破解恺撒加密密码棒频率分析解密法英文字母频率统计表：

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以下是本篇文章正文内容

一、中国古代加密

看一个小故事 ， 看看古人如何加密和解密：

公元683年，唐中宗即位。随后，武则天废唐中宗，立第四子李旦为皇帝，但朝政大事均由她自己专断。

裴炎、徐敬业和骆宾王等人对此非常不满。徐敬业聚兵十万，在江苏扬州起兵。裴炎做内应，欲以拆字手段为其传递秘密信息。后因有人告密，裴炎被捕，未发出的密信落到武则天手中。这封密信上只有“青鵝”二字，群臣对此大惑不解。

武则天破解了“青鵝”的秘密：“青”字拆开来就是“十二月”，而“鵝”字拆开来就是“我自与”。密信的意思是让徐敬业、骆宾王等率兵于十二月进发，裴炎在内部接应。“青鵝”破译后，裴炎被杀。接着，武则天派兵击败了徐敬业和骆宾王。

二、外国加密

在密码学中，恺撒密码是一种最简单且最广为人知的加密技术。

凯撒密码最早由古罗马军事统帅盖乌斯·尤利乌斯·凯撒在军队中用来传递加密信息，故称凯撒密码。这是一种位移加密方式，只对26个字母进行位移替换加密，规则简单，容易破解。下面是位移1次的对比： 将明文字母表向后移动1位，A变成了B，B变成了C……，Z变成了A。同理，若将明文字母表向后移动3位： 则A变成了D，B变成了E……，Z变成了C。

字母表最多可以移动25位。凯撒密码的明文字母表向后或向前移动都是可以的，通常表述为向后移动，如果要向前移动1位，则等同于向后移动25位，位移选择为25即可。

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。

恺撒密码通常被作为其他更复杂的加密方法中的一个步骤。

简单来说就是当秘钥为n，其中一个待加密字符ch，加密之后的字符为ch+n，当ch+n超过’z’时，回到’a’计数。

三、凯撒位移加密

创建类 KaiserDemo，把 hello world 往右边移动3位

package com.atguigu.kaiser; /** * KaiserDemo * * @Author: Json hao * @CreateTime: 2020-09-03 * @Description: */ public class KaiserDemo { public static void main(String[] args) { String input = "Hello world"; // 往右边移动3位 int key = 3; // 用来拼接 StringBuilder sb = new StringBuilder(); // 字符串转换成字节数组 char[] chars = input.toCharArray(); for (char c : chars) { int asciiCode = c; // 移动3位 asciiCode = asciiCode + key; char newChar = (char) asciiCode; sb.append(newChar); } System.out.println(sb.toString()); } }

运行结果:

四、凯撒加密和解密

package com.atguigu.kaiser; /** * KaiserDemo * * @Author: Json hao * @CreateTime: 2020-09-03 * @Description: */ public class KaiserDemo { public static void main(String[] args) { String orignal = "Hello world"; // 往右边偏移三位 int key = 3; // 选中我即将抽取的代码，按快捷键Ctrl + Alt + M String encryptKaiser = encryptKaiser(orignal,key); System.out.println("加密：" + encryptKaiser); String decryptKaiser = decryptKaiser(encryptKaiser,key); System.out.println("解密：" + decryptKaiser); } /** * 使用凯撒加密方式解密数据 * * @param encryptedData :密文 * @param key :密钥 * @return : 源数据 */ public static String decryptKaiser(String encryptedData, int key) { // 将字符串转为字符数组 char[] chars = encryptedData.toCharArray(); StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (char aChar : chars) { // 获取字符的ASCII编码 int asciiCode = aChar; // 偏移数据 asciiCode -= key; // 将偏移后的数据转为字符 char result = (char) asciiCode; // 拼接数据 sb.append(result); } return sb.toString(); } /** * 使用凯撒加密方式加密数据 * * @param orignal :原文 * @param key :密钥 * @return :加密后的数据 */ public static String encryptKaiser(String orignal, int key) { // 将字符串转为字符数组 char[] chars = orignal.toCharArray(); StringBuilder sb = new StringBuilder(); for (char aChar : chars) { // 获取字符的ascii编码 int asciiCode = aChar; // 偏移数据 asciiCode += key; // 将偏移后的数据转为字符 char result = (char) asciiCode; // 拼接数据 sb.append(result); } return sb.toString(); } }

五、频度分析法破解恺撒加密

密码棒

公元前5世纪的时候，斯巴达人利用一根木棒，缠绕上皮革或者羊皮纸，在上面横向写下信息，解下这条皮带。展开来看，这长串字母没有任何意义。

比如这样： 信差可以将这条皮带当成腰带，系在腰上。

比如这样： 然后收件人将这条皮带缠绕在相同的木棒上，就能恢复信息了。

前404年，一位遍体鳞伤的信差来到斯巴达将领利桑德面前，这趟波斯之旅只有他和四位同伴幸存，利桑德接下腰带，缠绕到他的密码棒上，得知波斯的发那巴祖斯准备侵袭他，多亏密码棒利桑德才能够预先防范，击退敌军。

频率分析解密法

密码棒是不是太简单了些？

加密者选择将组成信息的字母替代成别的字母，比如说将a写成1，这样就不能被解密者直接拿到信息了。

这难不倒解密者，以英文字母为例，为了确定每个英文字母的出现频率，分析一篇或者数篇普通的英文文章，英文字母出现频率最高的是e，接下来是t，然后是a……，然后检查要破解的密文，也将每个字母出现的频率整理出来，假设密文中出现频率最高的字母是j，那么就可能是e的替身，如果密码文中出现频率次高的但是P，那么可能是t的替身，以此类推便就能解开加密信息的内容。这就是频率分析法。

在任何一种书面语言中，不同的字母或字母组合出现的频率各不相同。而且，对于以这种语言写的任意一段文本，都具有大致相同的特征字母分布。比如，在英语中，字母E出现的频率很高，而X出现的较少。类似地，ST、NG、TH以及QU等双字母组合出现的频率非常高，NZ、QJ组合则极少。英语中出现频率最高的12个字母可以简记为“ETAOIN SHRDLU”。

简单替换密码的频率分析，在一个简单的替换密码中，明文中的每一个字母都被另一个字母替换，而且明文中相同的字母在转换为密文时总是被同一个字母所替换。比如，所有的e都会被替换成x，一个含有大量x的密文消息会向密码破译者暗示x替换e。

将明文字母的出现频率与密文字母的频率相比较的过程通过分析每个符号出现的频率而轻易地破译代换式密码在每种语言中，冗长的文章中的字母表现出一种可对之进行分辨的频率。e是英语中最常用的字母，其出现频率为八分之一

英文字母频率统计表：

下面是人们从大量的英文文章中统计出的字母频率。

第一列的是字母，第二列是每个字母出现的频率，第三列是以最少使用的字母q为1计算得出的倍数表。

E11.1607%56.88M3.0129%15.36A8.4966%43.31H3.0034%15.31R7.5809%38.64G2.4705%12.59I7.5448%38.45B2.0720%10.56O7.1635%36.51F1.8121%9.24T6.9509%35.43Y1.7779%9.06N6.6544%33.92W1.2899%6.57S5.7351%29.23K1.1016%5.61L5.4893%27.98V1.0074%5.13C4.5388%23.13X0.2902%1.48U3.6308%18.51Z0.2722%1.39D3.3844%17.25J0.1965%1.00P3.1671%16.14Q0.1962%(1)

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未完待续…