葛藍(lán)

（廣州市公用事業(yè)高級技工學(xué)校，廣東 廣州 510100）

淺談維吉尼亞加密算法的原理與實現(xiàn)

葛藍(lán)

（廣州市公用事業(yè)高級技工學(xué)校，廣東 廣州 510100）

隨著計算機(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，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)換為不可讀或毫無意義的一段代碼，稱為“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，通過這樣的途徑來達(dá)到保護(hù)數(shù)據(jù)安全，不被人非法竊取、閱讀、篡改。加密過程的逆過程稱為解密，即將“密文”轉(zhuǎn)化為“明文”的過程。

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，每一個密鑰字母被用來加密一個明文字母，第一個密鑰字母加密第一個明文字母，第二個密鑰字母加密第二個明文字母，以此類推，當(dāng)密鑰字母全部使用完畢后，再重復(fù)使用。在此過程中，維吉尼亞方陣是固定的，密鑰長度和內(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

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

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，盡管加密方陣是已知的，但由于密鑰長度可變，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++實現(xiàn)維吉尼亞加密算法

使用多種程序設(shè)計語言均可實現(xiàn)維吉尼亞加密解密算法，如JAVA、JavaScript、C、C++等，算法實現(xiàn)的基本原理類似，都是通過26個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程，本文介紹在C++中常用的加密算法。

2.1 程序設(shè)計流程圖

以加密過程為例，基本流程如下：

圖2 加密過程

2.2 算法實現(xiàn)

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

運行程序：輸入明文abcdef，密鑰abcdef，進(jìn)行驗證，生成密文ACEGIK，對照維吉尼亞方陣，程序結(jié)果正確。

圖3 運行結(jié)果

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