[密码学入门]凯撒密码(Caesar Cipher)

非常推荐《密码编码学与网络安全--原理与实践（第八版）》这本书。

密码体质五元组：P,C,K,E,D

P，plaintext，明文空间

C，ciphertext，密文空间

K，key，密钥空间

E，encrypt，加密算法

D，decrypt，解密算法

单表代换

单表：英文26字母的顺序

代换：替换为别的字母并保证解密的唯一性

假如我们让加密方式为所有字母顺序移动3位

import string
 
string.ascii_lowercase
'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'

密钥 ，b=3

加密算法y=(x+b)mod26

plaintext='flag{Caesar Cipher}'
def encrypt(plaintext,b):
    ciphertext=''
    for each in plaintext:
        if each in string.ascii_lowercase:
            ciphertext+=string.ascii_lowercase[(string.ascii_lowercase.index(each)+3)%26]
        else:
            ciphertext+=each
    return ciphertext
 
ret=encrypt(plaintext,3)
# iodj{Cdhvdu Clskhu}

解密算法为x=(y-b)mod26

ret='iodj{Cdhvdu Clskhu}'
def decrypt(ciphertext,b):
    plaintext=''
    for each in ciphertext:
        if each in string.ascii_lowercase:
            plaintext+=string.ascii_lowercase[(string.ascii_lowercase.index(each)-3)%26]
        else:
            plaintext+=each
    return plaintext
 
ret=decrypt(ret,3)
# flag{Caesar Cipher}

密钥空间26

明文空间，密文空间均为26个英文字母（无法加密其他字符和数字）

当b=13时，加密算法也能解密，此时这种加密也被成为ROT13。

如果不使用英文标准表，而是从26字母的全排列（26！）中随机选择一个，敌手单纯爆破这个单表和密钥还是很难的。

不过单表代换密码有一个问题：无法掩盖英文字母的统计学特征（如字母e的出现次数更多）。

假如：e在明文中出现700次，e被加密为s，s在密文中也会出现700次。敌手可以通过分析单个字母，词组，词缀等方法直接跳过秘钥，直接尝试恢复明文。

对于加密算法y=(x+b)mod26而言，无法通过增大b的取值从而增加密码强度，也无法通过嵌套多层的加密方式增加密码强度。