中维吉尼亚密码分析

一、实验目的1. 理解维吉尼亚密码算法的原理和加密解密过程。

2. 掌握维吉尼亚密码算法的编程实现。

3. 通过实验，提高对密码学基础知识的理解和应用能力。

二、实验原理维吉尼亚密码算法是一种多表密码，由法国密码学家布莱斯·德·维吉尼亚（Blaise de Vigenère）于16世纪提出。

该算法利用一个密钥来生成一系列凯撒密码，通过将这些凯撒密码依次应用于明文，实现对明文的加密。

加密过程如下：1. 编号：将A-Z以编号0-25编号；2. 选取密钥：举例：wangyuhang；3. 明文处理：去掉所有空格；4. 密钥处理：将密钥重复排列；5. 加密：将明文每个字母和密钥对应位置的字母相加（mod 26），得到新的字母；6. 输出密文。

解密过程如下：1. 编号：将A-Z以编号0-25编号；2. 获取密钥：举例：wangyuhang；3. 密文处理：去掉所有空格；4. 密钥处理：将密钥重复排列；5. 解密：将密文每个字母和密钥对应位置的字母相减（mod 26），得到原始明文；6. 输出明文。

三、实验环境1. 操作系统：Windows 102. 编程语言：C++3. 开发工具：Visual Studio 2019四、实验步骤1. 创建一个名为“VigenereCipher”的C++项目。

2. 在项目中创建一个名为“VigenereCipher.h”的头文件，用于声明加密和解密函数。

3. 在项目中创建一个名为“VigenereCipher.cpp”的源文件，用于实现加密和解密函数。

4. 在项目中创建一个名为“main.cpp”的主程序文件，用于调用加密和解密函数，并进行测试。

5. 编写代码实现以下功能：（1）将明文和密钥转换为数字编码；（2）将数字编码相加（加密）或相减（解密）（mod 26）；（3）将数字编码转换回字母编码；（4）输出加密后的密文和解密后的明文。

五、实验结果与分析1. 加密过程输入明文：we are discovered save yourself密钥：wangyuhang输出密文：senxadvyyoikneqywvrekueyals2. 解密过程输入密文：senxadvyyoikneqywvrekueyals密钥：wangyuhang输出明文：wearediscoveredsaveyourself通过实验，验证了维吉尼亚密码算法的正确性和实用性。

vigenere密码原理
Vigenère密码的原理是使用一系列凯撒密码组成密码字母表的加密算法，属于多表密码的一种简单形式。

它曾多次被发明，最早记录在吉奥万·巴蒂斯塔·贝拉索（Giovan Battista Bellaso）于1553年所著的书《吉奥万·巴蒂斯塔·贝拉索先生的密码》中。

然而，后来在19世纪时被误传为是法国外交官布莱斯·德·维吉尼亚（Blaise De Vigenère）所创造，因此现在被称为“维吉尼亚密码”。

Vigenère密码的原理与凯撒密码类似，其实是凯撒的一种强化和变形，通过使加密相同明文的秘钥不同，来掩盖字符的频率。

加密过程是发现一个特征：相同的明文e，经过不同的字符加密之后变成了不同的密文，掩盖了明文字符e的字符频率。

但也不是找不到字符频率，可以将用"h"字符加密的明文取出之后，就变成了普通的凯撒加密，这是可以通过字符频率分析来破解的。

一、实验目的1. 理解维吉尼亚密码的原理和加密解密过程。

2. 掌握维吉尼亚密码的编程实现。

3. 破解维吉尼亚密码，提高密码学应用能力。

二、实验原理维吉尼亚密码是一种多表密码，它通过将明文与密钥进行组合，实现字符的替换加密。

加密过程中，密钥的长度决定了密钥表的大小，密钥表中的每一行对应一个密钥，加密时按照密钥表中的行进行替换。

解密过程则是加密过程的逆过程。

三、实验内容1. 维吉尼亚密码的加密与解密实现（1）加密① 创建密钥表：根据密钥长度生成密钥表，密钥表中每一行对应一个密钥，密钥长度等于明文长度。

② 对明文进行加密：将明文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到密文。

（2）解密① 创建密钥表：根据密钥长度生成密钥表。

② 对密文进行解密：将密文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到明文。

2. 维吉尼亚密码的破解（1）重合指数法① 计算密文的重合指数：将密文与英文常见单词的重合指数进行比较，选择重合指数最高的密钥长度。

② 遍历密钥长度：对于每个密钥长度，遍历26个可能的偏移量，计算重合指数，选择重合指数最高的偏移量。

③ 解密密文：根据密钥长度和偏移量，对密文进行解密，得到可能的明文。

（2）暴力破解法① 遍历密钥长度：遍历所有可能的密钥长度。

② 遍历密钥：对于每个密钥长度，遍历所有可能的密钥。

③ 解密密文：根据密钥长度和密钥，对密文进行解密，得到可能的明文。

四、实验步骤1. 创建密钥表根据密钥长度生成密钥表，密钥表中每一行对应一个密钥。

2. 加密明文将明文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到密文。

3. 解密密文将密文中的每个字符按照密钥表中的行进行替换，得到明文。

4. 破解密文（1）重合指数法① 计算密文的重合指数。

② 遍历密钥长度。

③ 遍历密钥。

④ 解密密文。

（2）暴力破解法① 遍历密钥长度。

② 遍历密钥。

③ 解密密文。

五、实验结果与分析1. 加密与解密实验结果表明，维吉尼亚密码的加密和解密过程能够正确实现，密文与明文能够成功还原。

维吉尼亚密码分析分两个步骤： 确定密钥长度m 确定密钥k确定密钥长度m :（1） K asiski 测试相同明文段， 距离 km相同密文段........x 1.......x 1........ 距离 km ........K........K...........x 1x 2x 3..... x 1x 2x 3........ 距离 km .....KMH.........认为：KMH 与相同是由相距qm 的明文加密而成。

找到多个长度为3的相同字符串，距离取最大公因数，得m 的估计值。

例位置：1，166，236，276，286，位置差（与第一个串）：165，235，275，285，最大公因数：m = 5 —— 猜测值。

（2） 重合指数测试X = x 1x 2......x i .......x na.m?+ 适当长 a.m重合指数 I (X ) = P( x i = x j | x i , x j ∈R X )I (X )与X 中字符的频率分布有关。

22/)1(2/)1()(∑∑⎪⎭⎫ ⎝⎛≈--=n f n n f f x I i i i , 其中，f i 是第i 个字符的频数 I(X)近似等于字母频率平方和，对于足够长的普通英文文本，i i i P n f n f ≈⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎭⎫ ⎝⎛是稳定的， 普通英文文本：I (X ) ≈ 0.065单表代换： I (X ) ≈ 0.065随机串： I (X ) ≈ 0.038普通文本经单表代换加密得到的密文(包括普通文本)，重合指数与0.065无显著差异。

利用重合指数，检验Kasiski 测试结果：利用Kasiski 测试得到的密钥长度m （或遍历m 的所有可能），将密文分成m 行。

逐行测试，重合指数是否 ≈ 0.065，确定m 。

在本例子中，m=5。

将密文分成5行：Y 1: CV AB......Y 2: HOE......Y 3: RAR......Y 4: EHA......Y 5: EMT......I(Y 1) = 0.063, I(Y 2) = 0.068, I(Y 3) = 0.069, I(Y 4) = 0.061, I(Y 5) = 0.072更一般地，可以直接遍历m进行重合指数计算，如果m较小，这是可行的：遍历m，计算重合指数：m=1, 密文分成1行：I(Y1) = 0.045m=2, 密文分成2行：I(Y1) = 0.046, I(Y2) = 0.041m=3, 密文分成3行：I(Y1) = 0.043, I(Y2) = 0.050, I(Y3) = 0.047m=4, 密文分成4行I(Y1) = 0.042, I(Y2) = 0.039, I(Y3) = 0.045, I(Y4) = 0.040m=5, 密文分成5行：I(Y1) = 0.063, I(Y2) = 0.068, I(Y3) = 0.069, I(Y4) = 0.061, I(Y5) = 0.072 可见，m = 5可能性很大，这也验证了Kasiski测试的结果。

维吉尼亚（Vigenere）密码算法（Javascript实现加密与解密） 传统加密技术对于当今的⽹络安全发挥不了⼤作⽤，但每⼀本讲述密码学的书的开头都会率先介绍它们，因为它们是密码学的基础，是密码学的历史。

Vigenere密码就是⼀种传统加密技术，它是多表代换密码，能够有效改进单表代换密码的词频分布特征问题。

详细介绍请参考密码学相关书籍。

⼏乎每⼀本密码学的书在讲述Vigenere密码的章节都会有这么⼀个《Vigenere代换表》⽤户讲解Vigenere密码机制：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 ZB C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z AC D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A BD E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B CE F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C DF G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D EG H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E FH I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F GI J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G HJ K L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H IK L M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I JL M N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J KM N O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K LN O P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L MO P Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M NP Q R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N OQ R S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O PR S T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P QS T U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q RT U V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R SU V W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S TV W X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T UW X Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U VX Y Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V WY Z A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W XZ 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 加密过程很简单，就是给定密钥字母x和明⽂字母y，密⽂字母是位于x⾏和y列的那个字母。

破解维吉尼亚密码题⽬密⽂为：KCCPKBGUFDPHQTYAVINRRTMVGRKDNBVFDETDGILTXRGUD DKOTFMBPVGEGLTGCKQRACQCWDNAWCRXIZAKFTLEWRPTYC QKYVXCHKFTPONCQQRHJVAJUWETMCMSPKQDYHJVDAHCTRL SVSKCGCZQQDZXGSFRLSWCW 1、Kasiski 测试法⾸先我们⽤Kasiski 测试法确定密钥字的长度。

密⽂串KC 在密⽂中的三处出现，起始位置在1，139，260，这三个数互素，所以未得到有效的信息2、计算重合指数确定密钥长度对该问题，使⽤如下代码计算其重合指数：cipher = 'KCCPKBGUFDPHQTYAVINRRTMVGRKDNBVFDETDGILTXRGUD\DKOTFMBPVGEGLTGCKQRACQCWDNAWCRXIZAKFTLEWRPTYC\QKYVXCHKFTPONCQQRHJVAJUWETMCMSPKQDYHJVDAHCTRL\SVSKCGCZQQDZXGSFRLSWCWSJTBHAFSIASPRJAHKJRJUMV\GKMITZHFPDISPZLVLGWTFPLKKEBDPGCEBSHCTJRWXBAFS\PEZQNRWXCVYCGAONWDDKACKAWBBIKFTIOVKCGGHJVLNHI\FFSQESVYCLACNVRWBBIREPBBVFEXOSCDYGZWPFDTKFQIY\CWHJVLNHIQIBTKHJVNPIST'# print(len(cipher))n = len(cipher)def getNum(code):#统计各字符出现频率count={}length = len(code)for i in range(len(code)):count[code[i]] = 0for i in range(len(code)):count[code[i]] += 1#print(count)#计算sum = 0for i in count:sum += count[i]*(count[i]-1)I = sum / (length*(length-1))# print(sum)# print((length*(length-1)))return I# print(getNum(cipher))def searchResult(code, k):print(k, "的结果：")step = int(n/k)sp = []for i in range(k):c = []for j in range(0, n, k):if j+i < n:c.append(code[j+i])c = ''.join(c)sp.append(c)for s in sp:if len(s) > 5:I = getNum(s)print(I)if I > 0.06:print('****************************************************')for i in range(1, 10):searchResult(cipher, i)输出结果为：1 的结果：0.0408718383495831552 的结果：0.0384615384615384640.047120045623039633 的结果：0.0559418457648546140.0481016731016731050.048262548262548264 的结果：0.037254901960784310.042742398164084910.0375788869764773350.049053356282271955 的结果：0.042581211589113260.043020193151887620.0325644504748982340.0352781546811397550.042966983265490736 的结果：0.06265664160401002****************************************************0.08376623376623377****************************************************0.049350649350649350.06493506493506493****************************************************0.042857142857142860.07337662337662337****************************************************7 的结果：0.0306122448979591830.0443262411347517750.043439716312056740.0407801418439716350.0443262411347517750.0443262411347517750.0407801418439716358 的结果：0.033222591362126250.040650406504065040.033681765389082460.040650406504065040.039488966318234610.045296167247386760.040650406504065040.05458768873403029 的结果：0.0512091038406827860.042674253200568990.06401137980085349****************************************************0.07539118065433854****************************************************0.040540540540540540.034534534534534530.043543543543543540.048048048048048050.042042042042042045由此可以初步判断出密钥长度为6。

维吉尼亚密码解密原理维吉尼亚密码是一种经典的替代密码，它是由16世纪的法国外交官布吕塞尔的布吕塞尔大使布吕塞尔·德·维吉尼亚（Blaise de Vigenère）发明的。

这种密码系统是基于多表密码的思想，使用一个关键字（或密码）来加密明文。

维吉尼亚密码的加密和解密过程如下：1. 选择关键字（密码）：选择一个关键字，该关键字的长度应该与明文相同或大于明文的长度。

例如，如果明文是"HELLO"，可以选择关键字为"KEY"。

2. 重复关键字：将关键字重复直到它的长度等于或超过明文的长度。

在上述例子中，如果明文是"HELLO"，而关键字是"KEY"，则重复关键字得到"KEYKE"。

3. 将明文和关键字对应的字母转换为数字：使用一个字母表将明文和关键字对应的字母转换为数字。

通常使用A=0，B=1，C=2，...，Z=25的映射。

例如，将明文"HELLO"和关键字"KEYKE"转换为数字，得到"7 4 11 11 14"和"10 4 24 10 4"。

4. 加密（或解密）：将明文的数字与关键字的数字相加（模26），得到密文的数字。

例如，使用上述数字，将它们相加得到"17 8 9 21 18"。

5. 将数字转换为字母：使用反向的字母到数字的映射将数字转换回字母。

在这个例子中，"17 8 9 21 18"对应于"R I J V S"，所以密文是"RIJVS"。

总的来说，维吉尼亚密码是一种多表密码，它通过使用关键字和多次应用相对简单的凯撒密码（Caesar Cipher）来增强密码的安全性。

解密的过程与加密类似，只是要使用相反的操作。

vigs原理
Vigs原理，也被称为维吉尼亚密码，是一种基于多表密码算
法的加密方法。

它由法国密码学家布莱斯·维吉尼亚于1586年
发明，被广泛应用于保密通信中。

Vigs原理的基本思想是通过使用一系列不同的简单代换密码表，即“维吉尼亚表”，来加密明文。

这些表由26个字母构成，每个字母在不同的表中对应不同的字母。

加密时，根据密钥中的字母逐个选择对应的维吉尼亚表进行代换，将明文中的每个字母加密为对应表中的字母。

维吉尼亚表的生成基于密钥本身的循环重复使用。

当密钥的长度不足以覆盖明文时，可以通过重复使用密钥中的字母来扩展密钥长度。

这种方法增加了加密强度，使密文更难破解。

在解密过程中，接收者需要使用相同的密钥和维吉尼亚表来逆向操作，将密文还原为明文。

尽管Vigs原理相对简单，但它在过去几个世纪中一直被广泛
使用，并且在当今的密码学领域中仍然具有一定的应用。

它的加密过程相对高效，加密强度也相对较高，使得破解Vigs密
码变得困难。

维吉尼亚密码步骤和方法
哇塞，维吉尼亚密码啊！这可是个很有趣的密码呢！
维吉尼亚密码的步骤呢，其实也不难理解。

首先，你得有个密钥，这个密钥可以是一个单词或短语哦。

然后，把明文按照密钥的长度进行分组。

在加密的时候，对于每组明文，根据密钥中对应的字母，在字母表中进行偏移。

哎呀呀，这里要注意啦，一定要仔细，可不能弄错了密钥或者偏移量呀！还有就是，密钥的保密性可是超级重要的哦，可别让别人知道啦！
说到安全性和稳定性，维吉尼亚密码还是挺不错的呢！它通过使用不同的密钥字母来进行加密，这就增加了密码的复杂性呀。

而且，只要密钥足够长且保密，那破解起来可就不容易咯！就好像给你的信息穿上了一层厚厚的铠甲，安全感满满哒！
那维吉尼亚密码的应用场景和优势可不少呢！它可以用于各种需要加密通信的场合呀，比如军事、情报、商业等等。

它的优势就在于灵活性强呀，可以根据不同的需求选择不同长度和内容的密钥。

这就好比你有一把万能钥匙，可以打开各种不同的锁呢！
我给你说个实际案例哈，想象一下在战争时期，情报人员用维吉尼亚密码传递重要情报，敌人就算截获了信息，也只能干瞪眼，因为他们很难破解呀！这不就很好地保护了情报的安全，确保了行动的顺利进行嘛！
总之呢，维吉尼亚密码是一种很有价值的加密方法呀，它既安全又实用，在很多领域都能发挥重要作用呢！。

维吉尼亚密实现与攻击一、实验目的：维吉尼亚密码是古典密码中非常具有代表的例子。

本实验要求用高级语言编写和调试一个简单的维吉尼亚密码实现及分析破译程序。

通过本实验可以加深理解维吉尼亚密码及其分析破译。

二、实验要求：（1）从数据文件data.txt (result.txt) 中读入要加(解)密的数据，将加(解)密结果再写入文件result_v.txt (data.txt)中。

统计密文数据中明文字母和加密后得到的密文字母的频率，并找出各自频率最大的5个字母；由相关数据计算密文的密表数。

（2）为维吉尼亚密码算法编写独立的模块（通过头文件调用），在主程序中调用相应的函数。

（3）维吉尼亚密钥字：hello。

（4）明文中空格、标点符号等均忽略。

三、实验步骤：(1)了解维吉尼亚加密原理维吉尼亚使用一个词组作为密钥，密钥中每一个字母用来确定一个代替表，每一个密钥字母被用来加密一个明文字母，等所有密钥字母使用完后，密钥再循环使用。

维吉尼亚是最著名的多表代替密码的例子。

例如用Vigenere加密“wananyu” K=songhua步骤如下：1.对照字母表写出“wananyu”在字母表中的位置，以及明文“songhua”所对应的密钥字母在字母表中的位置，如下：2.维基利亚密码加密函数为：f(Pi)=(Pi+Ki)mod26，f(Pi)表示密文字母在字母表中的位置，Pi表示明文字母在字母表中的位置，Ki表示密钥字母在字母表中的位置，i=1,2,3,…,n.根据维基利亚密码加密函数写出求密文的过程及密文字母在字母表中的位置如下表：3.看表可知：明文“wananyu”维基利亚加密后的密文字母在字母表中的位置为：因此密文为：OOAGUSU(2)编写程序：由维吉尼亚加密算法的原理可知，编写程序来实现维吉尼亚加解密主要是构造明文对应的数字表，在这里，可用将明文字母转化成其ACSII 值，在这之前，要将所有明文字母和密钥字母首先转化为大写字母，再转化成其对应的ACSII码值，将明文和密钥字母所对应的ACSII码带入加密或者解密公式，算出密文，再将密文还原成大写字母输出。