凯撒密码技术

2025年4月8日 | 阅读 6 分钟

凯撒密码是最简单、最古老的密码学方法。凯撒密码法基于单表替代密码，也称为移位密码或加法密码。尤利乌斯·凯撒在他的军官之间进行通信时使用了移位密码（加法密码）技术。因此，移位密码技术被称为凯撒密码。凯撒密码是一种替换（替代）密码，其中明文的所有字母都被另一个字母替换。

让我们举一个例子来理解凯撒密码。假设我们以 1 进行移位，那么 A 将被替换为 B，B 将被替换为 C，C 将被替换为 D，D 将被替换为 C，这个过程会一直持续到整个明文完成。

凯撒密码是一种薄弱的密码学方法。它可以很容易地被破解。这意味着使用此方法加密的消息可以很容易地被解密。

明文： 这是用户编写的简单消息。

密文： 这是应用某种技术后的加密消息。

加密公式为：

E_n (x) = (x + n) mod 26

解密公式为：

D_n (x) = (xi - n) mod 26

如果在任何情况下 (Dn) 的值变为负数（-ve），在这种情况下，我们将 26 添加到负数值中。

其中，

E 表示加密
D 表示解密
x 表示字母的值
n 表示密钥值（移位值）

注意：“i”表示字母的第 i 个数字的偏移量，如下表所示。

示例： 1 使用凯撒密码加密和解密消息“JAVATPOINT”，该消息的密钥（移位）值为 3。

加密

我们根据字母顺序，逐个字符应用加密公式。

加密公式为：

E_n (x) = (x + n) mod 26

明文：J → 09	E_n：(09 + 3) mod 26	密文：12 → M
明文：A → 00	E_n：(00 + 3) mod 26	密文：3 → D
明文：V → 21	E_n：(21 + 3) mod 26	密文：24 → Y
明文：A → 00	E_n：(00 + 3) mod 26	密文：3 → D
明文：T → 19	E_n：(19 + 3) mod 26	密文：22 → W
明文：P → 15	E_n：(15 + 3) mod 26	密文：18 → S
明文：O → 14	E_n：(14 + 3) mod 26	密文：17 → R
明文：I → 08	E_n：(08 + 3) mod 26	密文：11 → L
明文：N → 13	E_n：(13 + 3) mod 26	密文：16 → Q
明文：T → 19	E_n：(19 + 3) mod 26	密文：22 → W

加密后的消息是“MDYDWSRLQW”。请注意，凯撒密码是单表替代的，因此相同的明文字母会被加密成相同的字母。例如，“JAVATPOINT”中的“A”被加密成“D”。

解密

我们根据字母顺序，逐个字符应用解密公式。

解密公式为：

D_n (x) = (x_i - n) mod 26

如果在任何情况下 (Dn) 的值变为负数（-ve），在这种情况下，我们将 26 添加到负数值中。

密文：M → 12	D_n：(12 - 3) mod 26	明文：09 → J
密文：D → 03	D_n：(03 - 3) mod 26	明文：0 → A
密文：Y → 24	D_n：(24 - 3) mod 26	明文：21 → V
明文：A → 00	E_n：(00 + 3) mod 26	密文：3 → D
明文：T → 19	E_n：(19 + 3) mod 26	密文：22 → W
明文：P → 15	E_n：(15 + 3) mod 26	密文：18 → S
明文：O → 14	E_n：(14 + 3) mod 26	密文：17 → R
明文：I → 08	E_n：(08 + 3) mod 26	密文：11 → L
明文：N → 13	E_n：(13 + 3) mod 26	密文：16 → Q
明文：T → 19	E_n：(19 + 3) mod 26	密文：22 → W

解密后的消息是“JAVATPOINT”。

示例： 2 使用凯撒密码加密和解密消息“HELLO”，该消息的密钥（移位）值为 15。

加密

我们根据字母顺序，逐个字符应用加密公式。

加密公式为：

E_n (x) = (x + n) mod 26

明文：H → 07	E_n：(07 + 15) mod 26	密文：22 → W
明文：E → 04	E_n：(04 + 15) mod 26	密文：19 → T
明文：L → 11	E_n：(11 + 15) mod 26	密文：00 → A
明文：L → 11	E_n：(11 + 15) mod 26	密文：00 → A
明文：O → 14	E_n：(14 + 15) mod 26	密文：03 → D

请注意，凯撒密码是单表替代的，因此相同的明文字母会被加密成相同的字母。例如，“HELLO”中的“L”被加密成“A”。

此明文的加密消息是“WTAAD”。

解密

我们根据字母顺序，逐个字符应用解密公式。

解密公式为：

D_n (x) = (xi - n) mod 26

密文：W → 22	D_n：(22 - 15) mod 26	明文：07 → H
密文：T → 19	D_n：(19 - 15) mod 26	明文：04 → E
密文：A → 00	D_n：(00 - 15) mod 26	明文：11 → L
密文：A → 00	D_n：(00 - 15) mod 26	明文：11 → L
密文：D → 03	D_n：(03 - 15) mod 26	明文：14 → O

解密后的消息是“HELLO”。

注意：如果在任何情况下 (Dn) 的值变为负数（-ve），在这种情况下，我们将 26 添加到负数值中。例如，密文的第三个字母。

D_n = (00 - 15) mod 26
= -15

dn 的值为负数，因此将 26 添加到其中。

= -15 + 26
= 11

凯撒密码的优点

其优点如下：-

它非常容易实现。
这种方法是密码学中最简单的方法。
在其整个过程中只使用一个简短的密钥。
如果一个系统不使用复杂的编码技术，这是最适合它的方法。
它只需要很少的计算资源。

凯撒密码的缺点

其缺点如下：-

它可以很容易地被破解。这意味着使用此方法加密的消息可以很容易地被解密。
它提供的安全性非常低。
通过观察其中的字母模式，可以解密整个消息。

程序

用于加密的 C 程序

#include<stdio.h>
#include<conio.h>
int main()
{
    int i, f;
    char pop[100], c;    
    printf(" enter a plaintext \n");
    gets(pop);
    printf("enter key");
    scanf("%d", &f);
    for(i = 0; pop[i] ! = '\0'; i++)
    {
        c = pop[i];
        if(c >= 'a' && c <= 'z')
        {
            c = c + f;
            if(c > 'z')
            {
                c = c - 'z' + 'a' - 1;
            }
            pop[i] = c;
        }
        else if(c >= 'A' && c < 'Z')
        {
            c = c + f;
            if(c > 'Z')
            {
                c = c = 'Z' + 'A' - 1;
            }
            pop[i] = c;
        }
    }
    printf(" Encrypted message: %s", pop);
    return 0;
}

用于解密的 C 程序

#include<stdio.h>
#include<conio.h>
int main()
{
    int i, f;
    char pop[100], c;
    printf("enter a encrypted test \t");
    gets(pop);
    printf("enter key \t");
    scanf("%d", &f);
    for(i = 0; pop[i] != '\0'; i++)
    {
        c = pop[i];
        if(c >= 'a' && c <= 'z')
        {
            c = c - f;
            if(c < 'a')
            {
                c = c + 'z' - 'a' + 1;
            }
            pop[i] = c;
        }
        else if(c >= 'A' && c < 'Z')
        {
            c = c + f;
            if(c < 'A')
            {
                c = c + 'Z' - 'A' + 1;
            }
            pop[i] = c;
        }
    }
    printf(" Dycrypted message: %s", pop);
    return 0;
}

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凯撒密码技术

注意：“i”表示字母的第 i 个数字的偏移量，如下表所示。

请注意，凯撒密码是单表替代的，因此相同的明文字母会被加密成相同的字母。例如，“HELLO”中的“L”被加密成“A”。

注意：如果在任何情况下 (Dn) 的值变为负数（-ve），在这种情况下，我们将 26 添加到负数值中。例如，密文的第三个字母。

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凯撒密码技术

注意：“i”表示字母的第 i 个数字的偏移量，如下表所示。

请注意，凯撒密码是单表替代的，因此相同的明文字母会被加密成相同的字母。例如，“HELLO”中的“L”被加密成“A”。

注意：如果在任何情况下 (Dn) 的值变为负数（-ve），在这种情况下，我们将 26 添加到负数值中。例如，密文的第三个字母。

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