凯撒密码 - 它是如何工作的

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凯撒密码是最简单的散列函数之一。在它的时代，它几乎是牢不可破的，但在现代计算机时代，只需要几十秒，甚至几分钟，就可以打破它。它基于一个密钥，根据该密钥对信息进行加密，然后根据该密钥可以再次扩展。因此，密钥是秘密的。在加密的时候，信息可以被看到，将没有任何意义（只是一个杂乱的字符）。破解密码的唯一方法是猜出密钥。

关键

密钥可以是任何数字少于信息本身的整数。通常会给出3个有效数字（所以有999种组合）。每增加一个数字都会增加安全性。为了让2方进行通信，双方都需要知道这个秘密密钥（所以他们必须以某种方式将其安全地传递给对方）。如果钥匙为他们所知而不为对方所知，那么信息即使不安全地传播，也有可能不损害内容，因为潜在的攻击者不知道拿回信息的程序。

为了演示，我将使用密钥123，通常情况下，会使用一些其他的随机数，假设不那么容易猜到。

加密程序

该原理是基于使用密钥将信息中的字符替换成其他字符的想法。我称其为 "角色转换"。

例如，让我们有这样一个我们想要加密的信息。

TAJNA ZPRAVA

现在给每个字符指定一个数字。通常是按字母顺序（其序列号）。我将使用英文字母，所以这一系列的字符。

A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z

如果我们给每个字符分配一个数字，我们会得到类似的东西。

20-1-10-14-1   26-16-18-1-22-1

现在，关键来了。我们把每一个单独的数字，加上钥匙。我用颜色强调了我在哪里添加的内容。

1 2 3

21 3 13 15 3   3 17 20 4 23 3

注意，当我加密Z字符时，我写的是数字3。这是因为Z是字母表的最后一个字符，所以当它到达终点时，会从行首重新计算。

传递信息

现在我们可以以任何方式传递信息。有时甚至公开。其他人只会看到一串不合逻辑的数字，所以他们可能根本不知道这是某种密码。钥匙本身也增强了安全性，它是秘密的。有时，将信息作为一连串的数字来传输是合适的，有时，将这些数字转换成字符（同样遵循相同的字母系列），然后传输一连串的字符是合适的。这在很大程度上取决于情况。然而，一般来说，数字序列更好，因为很少有人会怀疑它是一个编码的信息。

在收件人处解密

收件人使用同样的程序进行解密。它将每个单独的字符，根据键值减去数字，然后用字母表将所得的值转换为字符。这只是一个反向加密程序。重要的是要知道键和字符集--也就是说，字符是如何依次排列的。

破解和解密

破解的唯一可能程序是尝试所有潜在钥匙的每一个可以想象的组合。如果我们不知道钥匙的长度，整个过程会变得更加复杂。但一般来说，今天的计算机可以在1秒钟内尝试100个键，所以一个3个字符的随机键需要一分钟的时间来破解。

然而，如果密钥与原始信息一样长或更长，就无法破解，因为每个单独的字符都有自己的密钥，所以必须为每个字符尝试所有的组合。

如果我有一条信息 "取信"，它将有11个字符长（空格不计）。如果我想要一个同样是11个字符的钥匙，我使用26个字符的英文字母串，那么就有11^26=1.191817654*10²⁷的组合，一般的计算机会在1.310999419×10²⁶秒=10^20天内破解该钥匙 :)

Jan Barášek   Více o autorovi

Autor článku pracuje jako seniorní vývojář a software architekt v Praze. Navrhuje a spravuje velké webové aplikace, které znáte a používáte. Od roku 2009 nabral bohaté zkušenosti, které tímto webem předává dál.

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