JavaScript實現維吉尼亞(Vigenere)密碼算法實例

2019-11-20 21:36:35

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供稿：網友

傳統加密技術對于當今的網絡安全發揮不了大作用，但每一本講述密碼學的書的開頭都會率先介紹它們，因為它們是密碼學的基礎，是密碼學的歷史。幾乎每一本密碼學的書在講述Vigenere密碼的章節都會有這么一個《Vigenere代換表》用戶講解Vigenere密碼機制：

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。
以《密碼編碼學與網絡安全――原理與實踐》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出規律：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。如果數到末位，那么下一次移位就從頭（即A）繼續。也就是說，可以將A~Z看成一個環，加密過程就是找定消息字母后，將指針往環的某個特定方向移位，次數就是密鑰字母所代表的數字。這其實是一個模26的過程。
擴展一下，以上加密僅能對26個字母進行加密，而且不能區分大小寫。但其實英文中除了字母外，還有標點符號，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，而且有點浪費空間的嫌疑。如果假設能被加密的字符有N個，如果把這N個字符建成一個環，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。
網絡上有人用C實現了這個加密算法，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律了。以下我用Javascript實現了一次，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）

復制代碼代碼如下:

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;
};