4种古典密码算法的设计与实现——C++
本文将介绍四种古典密码算法并进行代码实现：
- 使用 C++ 实现4种古典密码算法
- 明文：I am learning coding
4种古典密码
1.仿射密码
加密算法：c = a*m + b(mod n)
加密过程：
- 获取a,b,n；（若未知）
- 获取明文字符串；
- 将每一个明文字符转换成对应的数字；
- 将明文数字带入公式c = a*m + b(mod n)，获取密文对应数字；
- 将密文数字转换成对应的密文字符。
代码
Affine password.h
#ifndef Affine_password_h
#define Affine_password_h
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <string>
using namespace std;
int affine(string Inform)
{
int n = 36;
string c;
int buff[32], len = 0, key1 = 0, key2 = 0;
cout << "输入key1:";
cin >> key1;
cout << "输入key2:";
cin >> key2;
//把明文转化成10进制整数,0-9,a-z分别代表十进制0-36
for (int i = 0; Inform[i] != '\0'; i++)
{
//字母转10进制整数
if (Inform[i] > '9')
buff[i] = Inform[i] - 87;
else
buff[i] = Inform[i] - 48;//0ASCII为48
len++;
}
//加密运算,C=k1*m+k2 mod n;
for (int i = 0; i < len; i++)
{
buff[i] = (buff[i] * key1 + key2) % n;
}
//把数字对应为密文空间内的字符
for (int i = 0; i < len; i++)
{
if (buff[i] < 10)
Inform[i] = buff[i] + 48;
else
Inform[i] = buff[i] + 87;
}
cout << "密文：" << endl;
for (int i = 0; i<len; i++)
{
cout << Inform[i];
}
cout << endl;
return 0;
}
#endif /* Affine_password_h */
2.置换密码
置换密码算法的原理是不改变明文字符，而是按照某一规则重新排列消息中的比特或字符顺序，才而实现明文信息的加密。加密过程：将明文中的字母按照给定的顺序安排在一个矩阵中，然后用根据密钥提供的顺序重新组合矩阵中的字母，从而形成密文。
代码
Replacement password.h
#ifndef Replacement_password_h
#define Replacement_password_h
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <string>
using namespace std;
int replacement(string Inform)
{
for (int i = 0; i < Inform.size(); i += 7)
{
swap(Inform[i], Inform[i + 2]);
swap(Inform[i], Inform[i + 6]);
swap(Inform[i], Inform[i + 3]);
swap(Inform[i], Inform[i + 0]);
swap(Inform[i], Inform[i + 5]);
swap(Inform[i], Inform[i + 1]);
swap(Inform[i], Inform[i + 4]);
}
cout << "密文：" << endl;
for (int i = 0; i<Inform.size(); i++)
{
if (i != 0 && i % 7 == 0)
cout << endl;
cout << Inform[i];
}
cout << endl;
return 0;
}
#endif /* Replacement_password_h */
3.凯撒密码
凯撒加密(Caesar cipher)是一种简单的消息编码方式：它根据字母表将消息中的每个字母移动常量位k1。
代码
Caesar password.h
#ifndef Caesar_password_h
#define Caesar_password_h
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
using namespace std;
void Encry(string Inform,int numB);
int caesar(string Inform)
{
int numB;
cout << "请输入该密码算法的偏移数量：";
cin >> numB;
Encry(Inform,numB);
return 0;
}
void Encry(string Inform,int numB)
{
for(int i=0; i < Inform.size(); i++)
{
if(Inform[i] >= 'A' && Inform[i] <= 'Z')
{
Inform[i] = ((Inform[i]-'A')+numB)%26+'A';
}
else if(Inform[i] >= 'a' && Inform[i] <= 'z')
{
Inform[i] = ((Inform[i]-'a')+numB)%26+'a';
}
}
cout << "密文：" << Inform << endl;
}
#endif /* Caesar_password_h */
4.维吉尼亚密码
第一行代表明文字母，第一列代表密钥字母，它的明码表后有26个密码表2，每个表相对前一个发生一次移位。如果只用其中某一个进行加密，那么只是简单的恺撒移位密码。但用方阵中不同的行加密不同的字母，它就是一种强大的密码了。加密者可用第7行来加密第一个字母，再用第25行来加密第二个字母，然后根据第8行来加密第三个字母等。
代码
Virginia password.h
#ifndef Caesar_password_h
#define Caesar_password_h
#include <stdio.h>
#include <iostream>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>
using namespace std;
void Encry(string Inform,int numB);
int caesar(string Inform)
{
int numB;
cout << "请输入该密码算法的偏移数量：";
cin >> numB;
Encry(Inform,numB);
return 0;
}
void Encry(string Inform,int numB)
{
for(int i=0; i< Inform.size(); i++)
{
if(Inform[i] >= 'A' && Inform[i] <= 'Z')
{
Inform[i] = ((Inform[i]-'A')+numB)%26+'A';
}
else if(Inform[i] >= 'a' && Inform[i] <= 'z')
{
Inform[i] = ((Inform[i]-'a')+numB)%26+'a';
}
}
cout<<"密文："<< Inform << endl;
}
#endif /* Caesar_password_h */
主函数代码
main.cpp
#include <iostream>
#include "Affine password.h"
#include "Replacement password.h"
#include "Caesar password.h"
#include "Virginia password.h"
using namespace std;
int main()
{
char Information[50] = "I am learning coding";
cout << "明文：" << Information << endl << endl;
cout << "======仿射加密======" << endl;
affine(Information);
cout << "=====仿射加密结束=====\n" << endl;
cout << "======置换加密======" << endl;
replacement(Information);
cout << "=====置换加密结束=====\n" << endl;
cout << "======凯撒加密======" << endl;
caesar(Information);
cout << "=====凯撒加密结束=====\n" << endl;
cout << "=====维吉尼亚加密=====" << endl;
virginia(Information);
cout << "====维吉尼亚加密结束====\n" << endl;
return 0;
}
实现结果
