一起学加密(第一期)——基本术语和凯撒密码

最近打算挖个坑（挖了坑才有动力坚持），和大家聊一下加密相关的一些技术。当然也是一起学习，因为自己也想趁着这个机会，把学过的没学过的都理一遍，总结一下。

想聊的内容很多，打算从最基础的开始，包括一些最简单的加密算法，并且会尽量和 Python 结合，能给出一些演示。当然我们的重点最后肯定是非对称加密，重点要聊的内容会是SSL，HTTPS，前面都是一些预热。

今天是第一期，我们主要聊两个话题：

•加密领域的几个最基本的术语•凯撒密码（Caesar cipher），最简单，也是历史有记录的最早的加密方法之一。

1.基本术语

再说基本术语之前，有两个英文单词先要搞清楚，因为很多时候和加密相关的资料都是英文的，这两个单词是肯定会遇到的：

•Cryptography•Cryptology

这两个单词一般都翻译成密码学，但前者更加倾向于加密技术的应用，而后者更加倾向于加密技术的研究，或者一门学科。作为程序员或者运维人员，平时实际上使用比较多的是Cryptography，因为 不管是SSL还是HTTPS，都是加密技术的应用。

明文和密文，加密和解密

•Plaintext 未经加密的消息，任何人都可以读•Ciphertext 加密后的消息，不可读•Key 密钥，用于加密和解密（核心是算法）

加密的方法

•对称加密 Symmetric Cryptography ，消息的发送者和接收者使用相同的key进行加密和解密•非对称加密 Asymmetric Cryptography (也叫 Public-key Cryptography )，消息的加密和解密使用不同的key

非对称加密不了解没有关系，后面我们会非常详细的介绍。

2.凯撒密码

维基百科解释

“是一种最简单且最广为人知的加密技术。凯撒密码是一种替换加密技术，明文中的所有字母都在字母表上向后（或向前）按照一个固定数目进行偏移后被替换成密文。例如，当偏移量是3的时候，所有的字母A将被替换成D，B变成E，以此类推。这个加密方法是以罗马共和时期凯撒的名字命名的，据称当年凯撒曾用此方法与其将军们进行联系。“

简单说就是字母表的平移，比如下图

把字母表平移三位的话(假如不区分大小写)，

A -> D B -> E ...

比如凯撒要对其将军下达攻击ATTACK的命令，那么根据凯撒密码加密，加密后的密文为DWWDFN

ATTACK -> DWWDFN

用Python实现凯撒加密

import string
defgenerate_key(shift):
    letters = string.ascii_letters[26:]
    key ={}
    num =0
for c in letters:
        key[c]= letters[(num + shift)%len(letters)]
        num +=1
return key
defencrypt(key, message):
    cipher =""
for c in message:
if c in key:
            cipher += key[c]
else:
            cipher += c
return cipher
key = generate_key(3)
message ="ATTACK"
cipher = encrypt(key, message)
print(cipher)

generate_key 可以根据我们平移多少位，生成我们的密钥，就是一个字母对

shift=3 的话，密钥为

{'A':'D','B':'E','C':'F','D':'G','E':'H','F':'I','G':'J','H':'K','I':'L','J':'M','K':'N','L':'O','M':'P','N':'Q','O':'R','P':'S','Q':'T','R':'U','S':'V','T':'W','U':'X','V':'Y','W':'Z','X':'A','Y':'B','Z':'C'}

查询密钥，就可以知道ATTACK的密文是DWWDFN

A -> D
T -> W
T -> W
A -> D
C -> F
K -> N

用Python实现凯撒解密

解密非常简单，只要知道了shift是多少位，就可以生成一个用于解密的密钥，比如

def get_decryption_key(shift):
    dkey ={}
    letters =string.ascii_letters[26:]
    num =0
for c in letters:
        dkey[letters[(num + shift)% len(letters)]]= c
        num +=1
return dkey

有了解密的密钥，只要查询对应就能解开密码

{'D':'A','E':'B','F':'C','G':'D','H':'E','I':'F','J':'G','K':'H','L':'I','M':'J','N':'K','O':'L','P':'M','Q':'N','R':'O','S':'P','T':'Q','U':'R','V':'S','W':'T','X':'U','Y':'V','Z':'W','A':'X','B':'Y','C':'Z'}

D -> A
W -> T
W -> T
D -> A
F -> C
N -> K

凯撒密码的破解

很简单，暴力破解即可。

收到多次密文，然后从平移1-26，26种可能尝试，找出有意义的解密明文即可。