简介
维吉尼亚密码是一种经典的多表置换密码加密算法，创建于19世纪初，并在20世纪得到了广泛应用。该算法通过将明文切成若干份，并使用不同的密表加密，以达到保护数据的目的。本文将对维吉尼亚密码的算法原理进行介绍，
简单步骤
下面是维吉尼亚密码的简单步骤：
创建密钥 - 选择一个关键字，例如 "LEMON"，并将其重复直至其长度与明文相等，例如 "LEMONLEMON"。
将密钥转换为数字 - 将关键字转换为数字，例如 "LEMON" 每个字母在字母表中的位置是 12，5，13，15，14，将 "LEMONLEMON" 转换为 12,5,13,15,14,12,5,13,15,14。
编写明文 - 编写要加密的消息，例如 "HELLO".
将明文转换为数字 - 将明文中的每个字母转换为它在字母表中的位置，例如 "HELLO"会被转换为 8,5,12,12,15。
加密 - 对每个明文字母使用密钥中的对应数字进行加密。例如，H 是第 8 个字母，L 的加密方式是密钥中的第 4 个数字，因此 H 要用密钥中的第 4 个数字加密。具体操作是每个明文字母加上对应关键字字母的位置数，如果超过了 26 就从头开始，如：
H + L = 8 + 12 = 20 -> T
E + E = 5 + 5 = 10 -> K
L + M = 12 + 13 = 25 -> Y
L + O = 12 + 15 = 1 -> B
O + N = 15 + 14 = 3 -> D
因此，该明文 "HELLO" 加密后为 "TKYBD"。
解密 - 解密方法与加密方法相同，只需将密文中的每个数字减去其对应关键字字母的位置数，如：
T - L = 20 - 12 = 8 -> H
K - E = 10 - 5 = 5 -> E
Y - M = 25 - 13 = 12 -> L
B - O = 1 - 15 = 12 -> L
D - N = 3 - 14 = 15 -> O
这样就可以恢复原始的明文了。
Java语言实现
下面是Java语言实现维吉尼亚密码的示例代码：
public class VigenereCipher {
private String key;
public VigenereCipher(String key) {
this.key = key;
}
public String encrypt(String plainText) {
String upperCasePlainText = plainText.toUpperCase();
StringBuilder sb = new StringBuilder();
int j = 0; // 用于记录关键词中字母的位置
for (int i = 0; i < upperCasePlainText.length(); i++) {
char c = upperCasePlainText.charAt(i);
if (c < 'A' || c > 'Z') {
continue; // 非字母字符跳过
}
// 关键词转换为数字，例如 A -> 0, B -> 1, C -> 2, ...
int keyNum = (int) (this.key.charAt(j % this.key.length()) - 'A');
// 明文字母转换为数字，例如 A -> 0, B -> 1, C -> 2, ...
int plainNum = (int) (c - 'A');
// 求加密后的数字，取模操作可以将超过26的数映射为0~25之间的数
int cipherNum = (plainNum + keyNum) % 26;
// 加密后的数字转换为密文字母，例如 0 -> A, 1 -> B, 2 -> C, ...
char cipherChar = (char) (cipherNum + 'A');
sb.append(cipherChar);
j++; // 关键词中字母的位置加1
}
return sb.toString();
}
public String decrypt(String cipherText) {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
int j = 0;
for (int i = 0; i < cipherText.length(); i++) {
char c = cipherText.charAt(i);
if (c < 'A' || c > 'Z') {
continue; // 非字母字符跳过
}
int keyNum = (int) (this.key.charAt(j % this.key.length()) - 'A');
int cipherNum = (int) (c - 'A');
int plainNum = (cipherNum - keyNum + 26) % 26; // 解密操作
char plainChar = (char) (plainNum + 'A');
sb.append(plainChar);
j++;
}
return sb.toString();
}
public static void main(String[] args) {
VigenereCipher cipher = new VigenereCipher("LEMON");
String plainText = "HELLO";
String cipherText = cipher.encrypt(plainText); // 加密
System.out.println(cipherText);
String decryptedText = cipher.decrypt(cipherText); // 解密
System.out.println(decryptedText);
}
}
上述代码中，VigenereCipher类实现了维吉尼亚密码的加密和解密方法。加密和解密的流程与前面的解释相同，只不过用Java代码实现了。在main方法中，定义了一个密钥为"LEMON"的维吉尼亚密码实例，然后对明文"HELLO"进行加密和解密，并输出结果。
注意，在实现维吉尼亚密码时，关键词对应的数字是从0开始的，而不是从1开始的。此外，加密和解密时只对字母进行操作，忽略其他字符。此处示例代码仅供参考，实际使用中可能需要进行更严谨的处理。
参考文献
1. 百度百科 . 维吉尼亚密码 . https://baike.baidu.com/item/%E7%BB%B4%E5%90%89%E5%B0%BC%E4%BA%9A%E5%AF%86%E7%A0%81/4905472?fr=aladdin
