（3）Vigenere密码算法的Java实现

心已赠人 2022-08-21 00:29 166阅读 0赞

Vigenère密码是多表代换密码中的一种，其思想是：**明文的每个字母使用不同k的凯撒加密**。  
我们可以构造一个维吉尼亚密码表的矩阵，最左边为密钥字母，最上面为明文，加密过程很简单：给定密钥字母x和明文字母y，密文字母为位于x行和y列的字母。  
其实，如果假设能被加密的字符有N个，如果把这N个字符建成一个环， 那么加密过程就是模N的过程，即，C(i)=(K(i)+P(i))modN，其中K、C、P分别代表的是密钥空间、密文空间、消息（明文）空间。  
根据维吉尼亚密码算法，编写相应Java程序：

public class Vigenere { 
    
        /**大写字母表**/
        static String alpha="ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
    
        /** * 处理密钥 * @param str 字符串 * @param K 密钥 * @return 与str长度相等的密钥字符串 */
        public static String dealK(String str,String K){   
            K=K.toUpperCase();// 将密钥转换成大写
            K=K.replaceAll("[^A-Z]", "");//去除所有非字母的字符 
            StringBuilder sb=new StringBuilder(K);
            String key="";
            if(sb.length()!=str.length()){ 
                //如果密钥长度与str不同，则需要生成密钥字符串
                if(sb.length()<str.length()){
                    //如果密钥长度比str短，则以不断重复密钥的方式生成密钥字符串
                    while(sb.length()<str.length()){
                        sb.append(K);
                    }
                }
                //此时，密钥字符串的长度大于或等于str长度
                //将密钥字符串截取为与str等长的字符串
                key=sb.substring(0, str.length());
            }
            return key;
        }
    
        /** * 根据vigenere密码算法对明文进行加密 * @param P 明文 * @param K 密钥 * @return 密文 */
        public static String encrypt(String P,String K){
            P=P.toUpperCase();// 将明文转换成大写
            P=P.replaceAll("[^A-Z]", "");//去除所有非字母的字符 
            K=dealK(P,K);
            int len=K.length();
            StringBuilder sb=new StringBuilder();
            for(int i=0;i<len;i++){
                int row=alpha.indexOf(K.charAt(i));//行号
                int col=alpha.indexOf(P.charAt(i));//列号
                int index=(row+col)%26;
                sb.append(alpha.charAt(index));
            }
            return sb.toString();       
        }
    
        /** * 根据vigenere密码算法对密文进行解密 * @param C 密文 * @param K 密钥 * @return 明文 */
        public static String decrypt(String C,String K){
            C=C.toUpperCase();// 将密文转换成大写
            C=C.replaceAll("[^A-Z]", "");//去除所有非字母的字符 
            K=dealK(C,K);
            int len=K.length();
            StringBuilder sb=new StringBuilder();
            for(int i=0;i<len;i++){
                int row=alpha.indexOf(K.charAt(i));//行号
                int col=alpha.indexOf(C.charAt(i));//列号
                int index;
                if(row>col){
                    index=col+26-row;
                }else{
                    index=col-row;
                }
                sb.append(alpha.charAt(index));
            }
            return sb.toString();     
        }
    
        public static void main(String args[]){
            String P="explanation";
            String K="leg";
            String C=encrypt(P,K);
            System.out.println("密文："+C);
            System.out.println("明文："+decrypt(C,K));
        }
    
    }

运行程序，结果如下：  
密文：PBVWETLXOZR  
明文：EXPLANATION