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JavaScript實(shí)現(xiàn)維吉尼亞(Vigenere)密碼算法實(shí)例

2019-11-20 21:36:35
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供稿:網(wǎng)友

傳統(tǒng)加密技術(shù)對于當(dāng)今的網(wǎng)絡(luò)安全發(fā)揮不了大作用,但每一本講述密碼學(xué)的書的開頭都會率先介紹它們,因?yàn)樗鼈兪敲艽a學(xué)的基礎(chǔ),是密碼學(xué)的歷史。幾乎每一本密碼學(xué)的書在講述Vigenere密碼的章節(jié)都會有這么一個《Vigenere代換表》用戶講解Vigenere密碼機(jī)制:

加密過程很簡單,就是給定密鑰字母x和明文字母y,密文字母是位于x行和y列的那個字母。這樣就決定了加密一條消息需要與消息一樣長的密鑰字符串,通常,密鑰字符串是密鑰詞的重復(fù)。
以《密碼編碼學(xué)與網(wǎng)絡(luò)安全――原理與實(shí)踐》中的例子來作為本文的例子。比如密鑰詞是deceptive,消息是“we are discovered save yourself”,那么加密過程如下:

復(fù)制代碼 代碼如下:

deceptivedeceptivedeceptive(密鑰字符串)
wearediscoveredsaveyourself(消息)
ZICVTWQNGRZGVTWAVZHCQYGLMGJ(密文)

密文中的第一個字母“Z”是怎么得來的?從Vigenere代換表中,以密鑰字符串中的“d”為行,消息中的“w”為列的那個字母就是“Z”了。

使用查表的方式多加密幾次就能很輕易地總結(jié)出規(guī)律:將A~Z以0~25編號,那么加密過程就是,在代換表的第一行中找到消息字母,如“w”,然后向后移動d(即3)次,所得的字母就是密文了。如果數(shù)到末位,那么下一次移位就從頭(即A)繼續(xù)。 也就是說,可以將A~Z看成一個環(huán),加密過程就是找定消息字母后,將指針往環(huán)的某個特定方向移位,次數(shù)就是密鑰字母所代表的數(shù)字。這其實(shí)是一個模26的過程。
擴(kuò)展一下,以上加密僅能對26個字母進(jìn)行加密,而且不能區(qū)分大小寫。但其實(shí)英文中除了字母外,還有標(biāo)點(diǎn)符號,還有空格。如果考慮到大部分英文字符,那么Vigenere代換表將比較大,而且有點(diǎn)浪費(fèi)空間的嫌疑。如果假設(shè)能被加密的字符有N個,如果把這N個字符建成一個環(huán),那么加密過程就是模N的過程,即,C(i)=(K(i)+P(i))modN,其中K、C、P分別代表的是密鑰空間、密文空間、消息(明文)空間。
網(wǎng)絡(luò)上有人用C實(shí)現(xiàn)了這個加密算法,幾乎都是使用查代換表的方法。雖然可以程序生成代換表,但所生成的代換表太有規(guī)律了。以下我用Javascript實(shí)現(xiàn)了一次,使用的是模的方法,感覺靈活度更大,占用的空間肯定也更小(時間效率尚未估計(jì))

復(fù)制代碼 代碼如下:

var Vigenere = {
    _strCpr: 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz_12345 67890.ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ',//可以將此字符串的順序打亂點(diǎn),或者添加更多字符
    _strKey: function(strK,str){//生成密鑰字符串,strK為密鑰,str為明文或者密文
        var lenStrK = strK.length;
        var lenStr = str.length;
        if(lenStrK != lenStr){//如果密鑰長度與str不同,則需要生成密鑰字符串
            if(lenStrK < lenStr){//如果密鑰長度比str短,則以不斷重復(fù)密鑰的方式生成密鑰字符串
                while(lenStrK < lenStr){
                    strK = strK + strK;
                    lenStrK = 2 * lenStrK;
                }
            }//此時,密鑰字符串的長度大于或等于str長度
            strK = strK.substring(0,lenStr);//將密鑰字符串截取為與str等長的字符串
        }
        return strK;
    }
}

Vigenere.lenCpr = Vigenere._strCpr.length;

Vigenere.Encrypt = function(K,P){//加密算法,K為密鑰,P為明文
    K = Vigenere._strKey(K,P);
    var lenK = K.length;
    var rlt = '';
    var loop = 0;
    for(loop=0; loop<lenK; loop++){
        var iP = Vigenere._strCpr.indexOf(P.charAt(loop));
        if(iP==-1) return '本算法暫時不能對字符:' + P.charAt(loop) + '進(jìn)行加密';
        var iK = Vigenere._strCpr.indexOf(K.charAt(loop));
        if(iK==-1) return '密鑰中包含非法字符:' + K.charAt(loop);
        var i = (iP + iK) % Vigenere.lenCpr;
        rlt = rlt + Vigenere._strCpr.charAt(i);
    }
    return rlt;   
};

Vigenere.DisEncrypt = function(K,C){
    K = Vigenere._strKey(K,C);
    var lenK = K.length;
    var rlt = '';
    var loop = 0;
    for(loop=0; loop<lenK; loop++){
        var iK = Vigenere._strCpr.indexOf(K.charAt(loop));
        if(iK==-1) return '密鑰中包含非法字符:' + K.charAt(loop);       
        var iC = Vigenere._strCpr.indexOf(C.charAt(loop));
        if(iK > iC){
            rlt += Vigenere._strCpr.charAt(iC + Vigenere.lenCpr - iK);
        }
        else{
            rlt += Vigenere._strCpr.charAt(iC - iK);
        }
    }
    return rlt;
};

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