什么是凯撒密语(凯撒密码规律)
什么是凯撒密语(凯撒密码规律)
在密码学中，恺撒密码（或称恺撒加密、恺撒变换、变换加密）是一种最简单且最广为人知的加密技术。它是一种替换加密的技术，明文中的所有字母都在字母表上向后（或向前）按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。例如，当偏移量是3的时候，所有的字母A将被替换成D，B变成E，以此类推。这个加密方法是以恺撒的名字命名的，当年恺撒曾用此方法与其将军们进行联系。恺撒密码通常被作为其他更复杂的加密方法中的一个步骤，例如维吉尼尔密码。恺撒密码还在现代的ROT13系统中被应用。但是和所有的利用字母表进行替换的加密技术一样，恺撒密码非常容易被破解，而且在实际应用中也无法保证通信安全。 例子恺撒密码的替换方法是通过排列明文和密文字母表，密文字母表示通过将明文字母表向左或向右移动一个固定数目的位置。例如，当偏移量是左移3的时候（解密时的密钥就是3）：明文字母表：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ 密文字母表：DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC 使用时，加密者查找明文字母表中需要加密的消息中的每一个字母所在位置，并且写下密文字母表中对应的字母。需要解密的人则根据事先已知的密钥反过来操作，得到原来的明文。例如：明文：THE QUICK BROWN FOX JUMPS OVER THE LAZY DOG 密文：WKH TXLFN EURZQ IRA MXPSV RYHU WKH ODCB GRJ 恺撒密码的加密、解密方法还能够通过同余的数学方法进行计算。首先将字母用数字代替，A=0，B=1，...，Z=25。此时偏移量为n的加密方法即为：解密就是：历史和用途编辑本段恺撒曾经使用这种密码与其将军们联系 根据苏维托尼乌斯的记载，恺撒曾用此方法对重要的军事信息进行加密：“如果需要保密，信中便用暗号，也即是改变字母顺序，使局外人无法组成一个单词。如果想要读懂和理解它们的意思，得用第4个字母置换第一个字母，即以D代A，余此类推。”—苏维托尼乌斯, 罗马十二帝王传同样，奥古斯都也使用过类似方式，只不过他是把字母向右移动一位，而且末尾不折回。“每当他用密语写作时，他都用B代表A，C代表B，其余的字母也依同样的规则；他用AA代表X。”—苏维托尼乌斯, 罗马十二帝王传另外，有证据表明，恺撒曾经使用过更为复杂的密码系统：“文法学家普罗布斯曾经写过一份独具创新的手稿，研究恺撒书信中包含有秘密信息的字母。”—格利乌斯, 阿提卡之夜现在已经无法弄清恺撒密码在当时有多大的效果，但是有理由相信它是安全的。因为恺撒大部分敌人都是目不识丁的，而其余的则可能将这些消息当作是某个未知的外语。即使有某个敌人获取了恺撒的加密信息，根据现有的记载，当时也没有任何技术能够解决这一最基本、最简单的替换密码。现存最早的破解方法记载在公元9世纪阿拉伯的阿尔·肯迪的有关发现频率分析的著作中。特定恺撒密码名称根据偏移量的不同，还存在若干特定的恺撒密码名称：偏移量为10：Avocat(A→K) 偏移量为13：ROT13 偏移量为-5：Cassis (K 6) 偏移量为-6：Cassette (K 7) 密码破解编辑本段即使使用唯密文攻击，恺撒密码也是一种非常容易破解的加密方式。可能有两种情况需要考虑：攻击者知道（或者猜测）密码中使用了某个简单的替换加密方式，但是不确定是恺撒密码； 攻击者知道（或者猜测）使用了恺撒密码，但是不知道其偏移量。 对于第一种情况，攻击者可以通过使用诸如频率分析或者样式单词分析的方法，马上就能从分析结果中看出规律，得出加密者使用的是恺撒密码。偏移量候选明文0exxegoexsrgi1dwwdfndwrqfh2cvvcemcvqpeg3buubdlbupodf4attackatonce5zsszbjzsnmbd6yrryaiyrmlac…23haahjrhavujl24gzzgiqgzutik25fyyfhpfytshj对于第二种情况，解决方法更加简单。由于使用恺撒密码进行加密的语言一般都是字母文字系统，因此密码中可能是使用的偏移量也是有限的，例如使用26个字母的英语，它的偏移量最多就是25（偏移量26等同于偏移量0，即明文；偏移量超过26，等同于偏移量1-25）。因此可以通过穷举法，很轻易地进行破解。其中一种方法是在表格中写下密文中的某个小片段使用所有可能的偏移量解密后的内容——称为候选明文，然后分析表格中的候选明文是否具有实际含义，得出正确的偏移量，解密整个密文。例如，被选择出的密文片段是"EXXEGOEXSRGI"，从右表中的候选明文，我们可以很快看出其正确的偏移量是4。也可以通过在每一个密文单词的每一个字母下面，纵向写下整个字母表其他字母，然后可以通过分析，得出其中的某一行便是明文。另外一种攻击方法是通过频率分析。当密文长度足够大的情况下，可以先分析密文中每个字母出现的频率，然后将这一频率与正常情况下的该语言字母表中所有字母的出现频率做比较。例如在英语中，正常明文中字母E和T出现的频率特别高，而字母Q和Z出现的频率特别低，而在法语中出现频率最高的字母是E，最低的是K和W。可以通过这一特点，分析密文字母出现的频率，可以估计出正确的偏移量。此外，有时还可以将频率分析从字母推广到单词，例如英语中，出现频率最高的单词是：the, of, and, a, to, in...。我们可以通过将最常见的单词的所有可能的25组密文，编组成字典，进行分析。比如QEB可能是the，MPQY可能是单词know（当然也可能是aden）。但是频率分析也有其局限性，它对于较短或故意省略元音字母或者其他缩写方式写成的明文加密出来的密文进行解密并不适用。另外，通过多次使用恺撒密码来加密并不能获得更大的安全性，因为使用偏移量A加密得到的结果再用偏移量B加密，等同于使用A+B的偏移量进行加密的结果。用典型的英语书写的文字样本中各字母出现频率 用典型的法语书写的文字样本中各字母出现频率
凯撒密码：明文中的所有字母都在字母表上向后进行偏移后替换成偏移后的密文 偏移量通常是3 AA=z 例如：所有的字母A将被替换成D，B变成E，以此类推
但是凯撒密码还有其它种类有： 偏移量为10 称做 Avocat(AK)
偏移量为13 称做 ROT13
偏移量为-5 称做 Cassis (K 6)
偏移量为-6 称做 Cassette (K 7)
栅栏密码，就是把要加密的明文分成N个一组，然后把每组的第1个字连起来，形成一段无规律的话。 不过栅栏密码本身有一个潜规则，就是组成栅栏的字母一般不会太多。（一般不超过30个，也就是一、两句话） 比较复杂
经典密码大致上分为替代式密码和移位式密码，具体原理看下面加粗字体
凯撒密码是广为人知的替代式密码。为了用凯撒密码法加密讯息，每个密码字母集中的字母将会被其位置的后3个字母替代。因此字母A将会被字母D替代、字母B将会被字母E替代、字母C将会被字母F替代等，最后，X、Y和Z将分别的被替代成A、B和C。
例如，"WIKIPEDIA"将被加密成"ZLNLSHGLD"。凯撒把字母向后移"3"位，但其他数字也可照著作。
另一种替代式密码是使用关键字，你可以选择一个单字或是短词组并去除所有的空格和重复的字母，接着把它当作密码字母集的开头。最后记得去除掉关键字的字母把其它字母接续排序。
移位式密码，它们字母本身不变，但它们在讯息中顺序是依照一个定义明确的计划改变。许多移位式密码是基于几何而设计的。一个简单的加密(也易被破解)，可以将字母向右移1位。
例如，明文"Hello my name is Alice."将变成"olleH ym eman si ecilA."。密码棒(scytale)也是一种运用移位方法工具。
一个移位式密码的具体例子columnar cipher.先选择一个关键字，把原来的讯息由左而右、由上而下依照关键字长度转写成长方形。接着把关键字的字母依照字母集顺序编号，例如A就是1、B就是2、C就是3等。例如，关键字是CAT，明文是THE SKY IS BLUE，则讯息应该转换成这样：
C A T 3 1 20 T H E S K Y I S B L U E最后把讯息以行为单位，依照编号大小调换位置。呈现的应该是A行为第一行、C行为第二行、T行为第三行。然后就可以把讯息"The sky is blue"转写成HKSUTSILEYBE。
经典密码的破译
经典密码由于规律性很强，通常很容易被破解。许多经典密码可单单经由密文而破解，所以它们容易受到唯密文攻击法攻击(ciphertext-only attack)。
有些经典密码(像是凯撒密码)的金钥个数有限，所以这类密码可以使用暴力破解尝试所有的金钥。替代式密码有比较大的金钥数，但是容易被频率分析，因为每个密码字母各代表了一个明文字母。
另一方面，现代密码的设计可以承受更强大的ciphertext-only attacks。一个优秀的现代密码必须保证广泛潜在的攻击，包括known-plaintext attack和chosen-plaintext attack以及chosen-ciphertext attack。
对于密码破解者来说，应不能够找到关键，即使他知道明文和对应的密码文、即是他可以选择明文或密码文。经典密码再也不能满足这些强大的标准，因此，有兴趣者再也不拿它来做安全应用了。
以上内容参考 百度百科-经典密码
这个程序，允许输入一串小写英文，如：goodbey，然后将它们变成密码：jrrgehb。
变换规律是：按照英文字母表，明文字母向下第三个，就是密码。
见插图。
char M[100]; //明文、密码的存放空间
char C[100];
int K = 3, i; //K=3, 向下第三个
printf("请输入明文M(注意不要输入空白串)\n"); //显示
gets(M); //输入
for(i=0;M[i]!='\0';i++) //逐个字母进行变换
C[i]=(M[i]-'a'+K)%26+'a'; //加密计算公式
C[i]='\0'; //密码末尾加上终止符号
printf("结果是:\n%s\n",C); //显示密码
所谓栅栏密码，就是把要加密的明文分成N个一组，然后把每组的第i个字连起来，形成一段无规律的话。
一般比较常见的是2栏的棚栏密码。
比如明文：THERE IS A CIPHER
去掉空格后变为：THEREISACIPHER
两个一组，得到：TH ER EI SA CI PH ER
先取出第一个字母：TEESCPE
再取出第二个字母：HRIAIHR
连在一起就是：TEESCPEHRIAIHR
这样就得到我们需要的密码了！
而解密的时候，我们先吧密文从中间分开，变为两行：
T E E S C P E
H R I A I H R
再按上下上下的顺序组合起来：
THEREISACIPHER
分出空格，就可以得到原文了：
THERE IS A CIPHER
但是有些人就偏不把密码作出2栏，比如：
明文：THERE IS A CIPHER
七个一组：THEREIS ACIPHER
抽取字母：TA HC EI RP EH IE SR
组合得到密码：TAHCEIRPEHIESR
那么这时候就无法再按照2栏的方法来解了...
不过棚栏密码本身有一个潜规则，就是组成棚栏的字母一般不会太多。（一般不超过30个，也就是一、两句话）
这样，我们可以通过分析密码的字母数来解出密码...
比如：TAHCEIRPEHIESR
一共有14个字母，可能是2栏或者7栏...
尝试2栏...失败
尝试7栏...成功
然而当棚栏和拼音相结合后，诞生出一种令人痛恨的新思路...
比如在正道学院网络版的开篇flash中出现过这样一个棚栏：
QGBKSYSHJIEUEIIIIAN
总共19个字母～貌似不符合棚栏的规则...其实是因为出现了一个叫做捆绑的冬冬：
Q G B K S Y SH J
I E U E I I I IAN
七个不可思议事件
看到了吗？上面是声母，下面是韵母...
声母中的sh和韵母中的ian都是被作者当为一个字符使用...
“恺撒密码”据传是古罗马恺撒大帝用来保护重要军情的加密系统。（既是今天我们所说的：替代密码）
它是一种置换密码，通过将字母按顺序推后起3位起到加密作用，如将字母A换作字母D，将字母B换作字母E。据说恺撒是率先使用加密函的古代将领之一，因此这种加密方法被称为恺撒密码。
假如有这样一条指令：
明文（小写）：ji xiao jing
用恺撒密码加密后就成为：
密文（大写）：ML ALDR MLQJ
如果这份指令被敌方截获，也将不会泄密，因为字面上看不出任何意义。
这种加密方法还可以依据移位的不同产生新的变化，如将每个字母左19位，就产生这样一个明密对照表：
明文:a b c d e f g h i j k l m n o pq r s t u v w x y z
密文:T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S
在这个加密表下，明文与密文的对照关系就变成：
明文：b a i d u
密文：UTB WN
很明显，这种密码的密度是很低的，只需简单地统计字频就可以破译。于是人们在单一恺撒密码的基础上扩展出多表密码，称为“维吉尼亚”密码。它是由16世纪法国亨利三世王朝的布莱瑟·维吉尼亚发明的，其特点是将26个恺撒密表合成一个，见下表：
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
A 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
B 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 A
CC D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B
D D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C
E E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D
F F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E
G G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F
H H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G
I I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H
J J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I
K K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J
L L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K
M M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L
N N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M
O O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N
P P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O
Q Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P
R R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q
S S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R
T T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S
U U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T
V V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U
W W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V
X X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W
Y Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X
Z Z 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
维吉尼亚密码（类似于今天我们所说的置换密码）引入了“密钥”的概念，即根据密钥来决定用哪一行的密表来进行替换，以此来对抗字频统计。假如以上面第一行代表明文字母，左面第一列代表密钥字母，对如下明文加密：
TO BE OR NOT TO BE THAT IS THE QUESTION
当选定RELATIONS作为密钥时，加密过程是：明文一个字母为T，第一个密钥字母为R，因此可以找到在R行中代替T的为K，依此类推，得出对应关系如下：
密钥:RELAT IONSR ELATI ONSRE LATIO NSREL
明文:TOBEO RNOTT OBETH ATIST HEQUE STION
密文:KSMEH ZBBLK SMEMP OGAJX SEJCS FLZSY
历史上以维吉尼亚密表为基础又演变出很多种加密方法，其基本元素无非是密表与密钥，并一直沿用到二战以后的初级电子密码机上。
