JavaScript实现维吉尼亚(Vigenere)密码算法实例
传统加密技术对于当今的网络安全发挥不了大作用,但每一本讲述密码学的书的开头都会率先介绍它们,因为它们是密码学的基础,是密码学的历史。几乎每一本密码学的书在讲述Vigenere密码的章节都会有这么一个《Vigenere代换表》用户讲解Vigenere密码机制:
加密过程很简单,就是给定密钥字母x和明文字母y,密文字母是位于x行和y列的那个字母。这样就决定了加密一条消息需要与消息一样长的密钥字符串,通常,密钥字符串是密钥词的重复。
以《密码编码学与网络安全——原理与实践》中的例子来作为本文的例子。比如密钥词是deceptive,消息是“wearediscoveredsaveyourself”,那么加密过程如下:
deceptivedeceptivedeceptive(密钥字符串)
wearediscoveredsaveyourself(消息)
ZICVTWQNGRZGVTWAVZHCQYGLMGJ(密文)
密文中的第一个字母“Z”是怎么得来的?从Vigenere代换表中,以密钥字符串中的“d”为行,消息中的“w”为列的那个字母就是“Z”了。
使用查表的方式多加密几次就能很轻易地总结出规律:将A~Z以0~25编号,那么加密过程就是,在代换表的第一行中找到消息字母,如“w”,然后向后移动d(即3)次,所得的字母就是密文了。如果数到末位,那么下一次移位就从头(即A)继续。也就是说,可以将A~Z看成一个环,加密过程就是找定消息字母后,将指针往环的某个特定方向移位,次数就是密钥字母所代表的数字。这其实是一个模26的过程。
扩展一下,以上加密仅能对26个字母进行加密,而且不能区分大小写。但其实英文中除了字母外,还有标点符号,还有空格。如果考虑到大部分英文字符,那么Vigenere代换表将比较大,而且有点浪费空间的嫌疑。如果假设能被加密的字符有N个,如果把这N个字符建成一个环,那么加密过程就是模N的过程,即,C(i)=(K(i)+P(i))modN,其中K、C、P分别代表的是密钥空间、密文空间、消息(明文)空间。
网络上有人用C实现了这个加密算法,几乎都是使用查代换表的方法。虽然可以程序生成代换表,但所生成的代换表太有规律了。以下我用Javascript实现了一次,使用的是模的方法,感觉灵活度更大,占用的空间肯定也更小(时间效率尚未估计)
varVigenere={
_strCpr:"abcdefghijklmnopqrstuvwxyz_1234567890.ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ",//可以将此字符串的顺序打乱点,或者添加更多字符
_strKey:function(strK,str){//生成密钥字符串,strK为密钥,str为明文或者密文
varlenStrK=strK.length;
varlenStr=str.length;
if(lenStrK!=lenStr){//如果密钥长度与str不同,则需要生成密钥字符串
if(lenStrK<lenStr){//如果密钥长度比str短,则以不断重复密钥的方式生成密钥字符串
while(lenStrK<lenStr){
strK=strK+strK;
lenStrK=2*lenStrK;
}
}//此时,密钥字符串的长度大于或等于str长度
strK=strK.substring(0,lenStr);//将密钥字符串截取为与str等长的字符串
}
returnstrK;
}
}
Vigenere.lenCpr=Vigenere._strCpr.length;
Vigenere.Encrypt=function(K,P){//加密算法,K为密钥,P为明文
K=Vigenere._strKey(K,P);
varlenK=K.length;
varrlt="";
varloop=0;
for(loop=0;loop<lenK;loop++){
variP=Vigenere._strCpr.indexOf(P.charAt(loop));
if(iP==-1)return"本算法暂时不能对字符:"+P.charAt(loop)+"进行加密";
variK=Vigenere._strCpr.indexOf(K.charAt(loop));
if(iK==-1)return"密钥中包含非法字符:"+K.charAt(loop);
vari=(iP+iK)%Vigenere.lenCpr;
rlt=rlt+Vigenere._strCpr.charAt(i);
}
returnrlt;
};
Vigenere.DisEncrypt=function(K,C){
K=Vigenere._strKey(K,C);
varlenK=K.length;
varrlt="";
varloop=0;
for(loop=0;loop<lenK;loop++){
variK=Vigenere._strCpr.indexOf(K.charAt(loop));
if(iK==-1)return"密钥中包含非法字符:"+K.charAt(loop);
variC=Vigenere._strCpr.indexOf(C.charAt(loop));
if(iK>iC){
rlt+=Vigenere._strCpr.charAt(iC+Vigenere.lenCpr-iK);
}
else{
rlt+=Vigenere._strCpr.charAt(iC-iK);
}
}
returnrlt;
};
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