目录
1、概念
凯撒密码最早由古罗马军事统帅盖乌斯·尤利乌斯·凯撒在军队中用来传递加密信息，故称凯撒密码。这是一种位移加密方式，只对26个字母进行位移替换加密，规则简单，容易破解，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。
将明文字母表向后移动1位，A变成了B，B变成了C……，Z变成了A。因为字母移动26位会回到原值，移动27位的结果和移动1位是一样，所以字母表最多可以移动25位。
2、加密实现
public class KaiserTest {
public static void main(String[] args) {
String text = "KaiserTest";
System.out.println("凯撒加密前原文:" + text);
// 测试移动3位，进行加密
String encryptKaiser = encryptKaiser(text, 3);
System.out.println("凯撒加密后密文:" + encryptKaiser);
}
/**
* 使用凯撒加密方式加密数据
*
* @param original :原文
* @param key :位移数量
* @return :加密后的数据
*/
public static String encryptKaiser(String original, int key) {
// 将字符串转为字符数组
char[] chars = original.toCharArray();
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (char aChar : chars) {
// 获取字符的ascii编码
int asciiCode = aChar;
// 偏移数据
asciiCode += key;
// 将偏移后的数据转为字符
char result = (char) asciiCode;
// 拼接数据
sb.append(result);
}
return sb.toString();
}
}
效果：
3、解密实现
public class KaiserTest {
public static void main(String[] args) {
String text = "KaiserTest";
System.out.println("凯撒加密前原文:" + text);
// 测试移动3位，进行加密
String encryptKaiser = encryptKaiser(text, 3);
System.out.println("凯撒加密后密文:" + encryptKaiser);
// 解密操作
String decryptKaiser = decryptKaiser(encryptKaiser, 3);
System.out.println("凯撒解密后明文:" + decryptKaiser);
}
/**
* 使用凯撒加密方式解密数据
*
* @param encryptedData :密文
* @param key :位移数量
* @return : 源数据
*/
public static String decryptKaiser(String encryptedData, int key) {
// 将字符串转为字符数组
char[] chars = encryptedData.toCharArray();
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (char aChar : chars) {
// 获取字符的ASCII编码
int asciiCode = aChar;
// 偏移数据
asciiCode -= key;
// 将偏移后的数据转为字符
char result = (char) asciiCode;
// 拼接数据
sb.append(result);
}
return sb.toString();
}
/**
* 使用凯撒加密方式加密数据
*
* @param original :原文
* @param key :位移数量
* @return :加密后的数据
*/
public static String encryptKaiser(String original, int key) {
// 将字符串转为字符数组
char[] chars = original.toCharArray();
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (char aChar : chars) {
// 获取字符的ascii编码
int asciiCode = aChar;
// 偏移数据
asciiCode += key;
// 将偏移后的数据转为字符
char result = (char) asciiCode;
// 拼接数据
sb.append(result);
}
return sb.toString();
}
}
效果：
4、频率分析法破解
使用凯撒加密对字母表进行加密时，采用的是位移方法，如果分析出了合理的位移值，那么就可以对密文进行破解，英文字母出现频率最高的分别是e、t、a……，然后检查要破解的密文，也将每个字母出现的频率整理出来，假设密文中出现频率最高的字母是c，那么明文可能是e，如果密码文中出现频率次高的但是e，那么明文可能是t，以此类推便就能解开加密信息的内容，这就是频率分析法。
字母出现批量对照表-来自百度百科：
代码演示：
public class KaiserAnalysisTest {
public static void main(String[] args) {
// 字母频率排名
char[] orderChar = {'e', 't', 'a', 'o', 'n', 'r', 'i', 's', 'h',
'd', 'l', 'f', 'c', 'm', 'u', 'g', 'y', 'p', 'w', 'b',
'v', 'k', 'j', 'x', 'q', 'z'};
// 明文，用于最后进行对比
String text = "Encrypt the alphabet using Caesar encryption";
// 加密后密文，用于破解
String secret = "Hqfu|sw#wkh#doskdehw#xvlqj#Fdhvdu#hqfu|swlrq";
// 打印各字符出现数量
List<Map.Entry<Character, Integer>> mapList = countChars(secret);
// 匹配概率值
out:
for (char ch : orderChar) {
for (Map.Entry<Character, Integer> entry : mapList) {
System.out.println("猜测最大概率字符为：" + ch);
Character key = entry.getKey();
int keyNum = key - ch;
System.out.println("猜测key为：" + key + "，与" + ch + "的ASCII相差：" + keyNum);
// 根据偏移值解密
String decryptData = decryptKaiser(secret, keyNum);
System.out.println("解密后明文预计为：" + decryptData);
boolean result = decryptData.equals(text);
System.out.println("是否复合条件：" + result);
if (result) {
break out;
}
}
}
}
/**
* 解密
*
* @param secret
* @param key
* @return
*/
public static String decryptKaiser(String secret, int key) {
// 1、将密文转换成字符数组
char[] chars = secret.toCharArray();
StringBuilder sb = new StringBuilder();
for (char aChar : chars) {
// 2、获取字符的ascii编码
int asciiCode = aChar;
// 3、偏移数据
asciiCode += key;
// 4、将偏移后的数据转为字符
char result = (char) asciiCode;
// 5、拼接数据
sb.append(result);
}
return sb.toString();
}
/**
* 统计String里出现最多的字符
*
* @param data
*/
public static List<Map.Entry<Character, Integer>> countChars(String data) {
//创建TreeMap集合，键是Character,值是Integer
Map<Character, Integer> map = new HashMap<>(16);
//遍历字符串，得到每一个字符
for (int i = 0; i < data.length(); i++) {
char key = data.charAt(i);
//拿到每一个字符作为键到TreeMap集合中去找对应的值，看其返回值
Integer value = map.get(key);
//如果返回值是null，说明该字符在TreeMap集合中不存在，就把该字符串作为键，1作为值存储
if (value == null) {
map.put(key, 1);
} else {
//如果返回值不是null，说明该字符在TreeMap集合中存在，把该值加一，然后重新存储该字符和对应的值
value++;
map.put(key, value);
}
}
// 对结果进行排序
List<Map.Entry<Character, Integer>> mapList = new ArrayList<>(map.entrySet());
//根据字符出现次数排序
mapList.sort((o1, o2) -> o2.getValue().compareTo(o1.getValue()));
StringBuilder sb = new StringBuilder();
//遍历Map集合，得到键和值，按照要求进行拼接
mapList.forEach(entry -> {
Integer value = entry.getValue();
Character key = entry.getKey();
sb.append(key).append("出现").append(value).append("次; ");
});
//调用toString方法，从StringBuilder转为String类型输出
String result = sb.toString();
System.out.println(result);
return mapList;
}
}
效果：
注意：key指的是当前验证的密文的字符
