葛藍(lán)

（廣州市公用事業(yè)高級(jí)技工學(xué)校，廣東 廣州 510100）

淺談維吉尼亞加密算法的原理與實(shí)現(xiàn)

葛藍(lán)

（廣州市公用事業(yè)高級(jí)技工學(xué)校，廣東 廣州 510100）

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息通信技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息安全已經(jīng)成為不可忽視的領(lǐng)域，密碼技術(shù)則是保護(hù)信息安全的核心技術(shù)。維吉尼亞（Vi g e n e r e）密碼算法是古典加密算法中的最典型的算法之一,是在單一的“凱撒密碼”基礎(chǔ)上擴(kuò)充出的多表密碼。本文介紹了維吉尼亞加密算法的原理及實(shí)現(xiàn)方法。

維吉尼亞；加密算法；維吉尼亞方陣

1 維吉尼亞加密算法

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)已成為信息傳遞的主要途徑，在傳輸過(guò)程中，網(wǎng)絡(luò)信息安全已成為不可忽視的領(lǐng)域，如何保證網(wǎng)絡(luò)信息的完整性、保密性，成為信息傳輸?shù)闹攸c(diǎn)，其中數(shù)據(jù)加密技術(shù)是保護(hù)信息安全的核心技術(shù)。

數(shù)據(jù)加密的基本原理是：對(duì)明文數(shù)據(jù)按某種算法進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)換為不可讀或毫無(wú)意義的一段代碼，稱(chēng)為“密文”，而“密文”只能在輸入正確的密鑰之后才能轉(zhuǎn)換為明文，通過(guò)這樣的途徑來(lái)達(dá)到保護(hù)數(shù)據(jù)安全，不被人非法竊取、閱讀、篡改。加密過(guò)程的逆過(guò)程稱(chēng)為解密，即將“密文”轉(zhuǎn)化為“明文”的過(guò)程。

維吉尼亞（Vigenere）密碼算法是古典加密算法中的最典型的算法之一,是在單一的“凱撒密碼”基礎(chǔ)上擴(kuò)充出的多表密碼。其原理是使用一串字母作為密鑰，結(jié)合維吉尼亞方陣，每一個(gè)密鑰字母被用來(lái)加密一個(gè)明文字母，第一個(gè)密鑰字母加密第一個(gè)明文字母，第二個(gè)密鑰字母加密第二個(gè)明文字母，以此類(lèi)推，當(dāng)密鑰字母全部使用完畢后，再重復(fù)使用。在此過(guò)程中，維吉尼亞方陣是固定的，密鑰長(zhǎng)度和內(nèi)容由通信雙方約定且只有通信雙方知道，并且不同的信息塊可以用不同的密鑰來(lái)加密，因此加密的可靠度較高，而破解的幾率較低，能較好地保護(hù)信息安全。舉例如下：

明文：CCNASECURITY 密鑰：TCPIP

加密過(guò)程：明文長(zhǎng)度為12個(gè)字符，密鑰長(zhǎng)度5個(gè)字符，因此從明文的第6個(gè)字符開(kāi)始，重復(fù)使用密鑰。結(jié)合維吉尼亞方陣，明文第一個(gè)字母“C”與密鑰第一個(gè)字母“T”組合，生成密文“V”,明文第二個(gè)字母“C”與密鑰第二個(gè)字母“C”組合，生成密文“E”，以此類(lèi)推，得出完整密文。解密則是加密的反過(guò)程。

圖1 維吉尼亞方陣

得出以下結(jié)果：

表1 加密結(jié)果

由此可見(jiàn)，盡管加密方陣是已知的，但由于密鑰長(zhǎng)度可變，且只有通信雙方知道，相同的明文在加密后生成了不同的密文，且無(wú)替代規(guī)律，破解難度高，維吉尼亞加密法為信息傳輸提供了很好的安全保障。

2 用Visual C++實(shí)現(xiàn)維吉尼亞加密算法

使用多種程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言均可實(shí)現(xiàn)維吉尼亞加密解密算法，如JAVA、JavaScript、C、C++等，算法實(shí)現(xiàn)的基本原理類(lèi)似，都是通過(guò)26個(gè)英文字母之間在密鑰的限定下進(jìn)行轉(zhuǎn)換，完成加密和解密的過(guò)程，本文介紹在C++中常用的加密算法。

2.1 程序設(shè)計(jì)流程圖

以加密過(guò)程為例，基本流程如下：

圖2 加密過(guò)程

2.2 算法實(shí)現(xiàn)

在本算法中規(guī)定明文長(zhǎng)度不超過(guò)50個(gè)字符，密鑰長(zhǎng)度為6個(gè)字符。用戶輸入明文和密鑰后，生成密鑰數(shù)組，通過(guò)密鑰數(shù)組和明文，生成密文，過(guò)程中忽略空格字符。如果用戶輸入的是小寫(xiě)字母，先轉(zhuǎn)換為大寫(xiě)字母后再進(jìn)行加密。

運(yùn)行程序：輸入明文abcdef，密鑰abcdef，進(jìn)行驗(yàn)證，生成密文ACEGIK，對(duì)照維吉尼亞方陣，程序結(jié)果正確。

圖3 運(yùn)行結(jié)果

以上是維吉尼亞加密算法的實(shí)現(xiàn)，解密算法是加密算法的逆過(guò)程，不再?gòu)?fù)述。算法的實(shí)現(xiàn)方法不止一種，需要在實(shí)踐過(guò)程中不斷研究改進(jìn)。此外，任何加密算法都不能保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕^對(duì)安全，還必須有多重?cái)?shù)據(jù)保護(hù)。

[1]王飛．基于v i g e n e r e密碼的文件加解密器的研究與實(shí)現(xiàn)[J]．信息系統(tǒng)工程，2011(7)：48-50．

[2]道格拉斯R．斯廷森．密碼學(xué)原理與實(shí)踐（第三版）[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2009．

The Principle and Implementation of Vigenere EncryptionAlgorithm

Ge Lan
(Guangzhou Public UtilityAdvanced Technical School,Guangzhou 510100,Guangdong)

tract】 With the development of computer network and information communication technology,network information security has become a field that should be paid attention to,and its core technology is ciphergraph.Vigenere algorithm is one of the most typical classical encryption algorithms,which is a multi-table password expanded from the single"Caesar Cipher".This paper introduces the principle and realization method of Vigenere encryption algorithm.

words】 Vigenere;encryption algorithm;Vigenere square

TP309.7

A

1008-6609(2017)04-0064-02