1、背景介紹
話說目前做所謂“企業”開發的語言基本就集中在運用.Net和J2EE上了。又話說，在下很不幸又和Java“同流合污”了一把。現在回想起來，真是感慨萬千啊～遙想公瑾當年，小喬初嫁了，雄姿英發，羽扇綸巾，談笑間，強虜灰飛煙滅。～
額，下面插播一下正題。其實，目前國內用Java做真正的“企業級”得其實并不是很多，絕大多數都是用個SSH1就覺得這就是Java之企業級開發了，之后就開始沾沾自喜了。這你說讓Servlet和EJB3情何以堪啊～所以說，目前國內大多數Java的開發環境并不能說真正的武裝到牙齒。
基于這樣的原因，有些時候，我們在做一些“工程”的時候～，當然對于多數情況就是IDE菜單選擇“新建工程”這么個選項出來的貨了，對于某些應用，需要用到一些加密算法，雖說Java自身帶有專門的加密庫，但是那個用起來的確有些麻煩，而且加密算法還是動態加載的，在本地測試的話問題還不是很大，痛苦的是萬一到服務器上一跑，這個加密算法加載失敗什么的，這可就大條了。如果說是一個什么認證系統之類的，那也就罷了。但如果只是一些對密碼強要求很低，但不加密又不行的情況，那的確是挺麻煩的一件事情。
那么，處于對易用性，易實現性的考慮，那些什么DES算法就暫時不考慮了。如果真有這個需求的話，相信找個健壯性很高的DES問題還不是很大的。而在那許多經典的加密算法中，要數Caesar加密比較經典了。所以，處于這樣的一個需求，就打算實現一個經典加密算法。
2、Caesar加密算法
Caesar加密算法算是經典加密算法中最簡單的了。對于標準的Caesar來說，就是把字母序列向后移動一定的數量，替換后得到密文，而這個數量為固定值3。也就是說，在都是由英文字母組成的文本里，字母A將會被替換成D，B會被替換成E，以此類推。
對于Caesar加密算法，存在幾點問題。首先是這個作為密鑰的值是個固定的3，而且字母表又是按順序排列的，所以只要對方知道你是用Caesar加密的，就很容易的脫密成原文，雖然有些麻煩，但是這就和用原文是差不多的，即使對加密要求很低也不能低成這樣不是？然后是這個替換表，因為是基于字母表的，所以對于英文來說只能加密英文字母，這樣就不能被支持了。最后，因為替換是固定的，所以，對于同一個字母，加密后的字母也是固定的。比如“AAA”這個文本加密后，就是“DDD”，看起來還不夠迷惑人。
基于以上的原因，我這里實現的Caesar做了一些修改，但是總的思路還是Caesar。
- public class Caesar {
- private String table;
- private int seedA = 1103515245;
- private int seedB = 12345;
-
- public Caesar(String table, int seed) {
- this.table = chaos(table, seed, table.length());
- }
- public Caesar(String table) {
- this(table, 11);
- }
- public Caesar() {
- this(11);
- }
- public Caesar(int seed) {
- this("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ", seed);
- }
- public char dict(int i, boolean reverse) {
- int s = table.length(), index = reverse ? s - i : i;
- return table.charAt(index);
- }
- public int dict(char c, boolean reverse) {
- int s = table.length(), index = table.indexOf(c);
- return reverse ? s - index : index;
- }
- public int seed(int seed) {
- long temp = seed;
- return (int)((temp * seedA + seedB) & 0x7fffffffL);
- }
-
- public String chaos(String data, int seed, int cnt) {
- StringBuffer buf = new StringBuffer(data);
- char tmp; int a, b, r = data.length();
- for (int i = 0; i < cnt; i += 1) {
- seed = seed(seed); a = seed % r;
- seed = seed(seed); b = seed % r;
- tmp = buf.charAt(a);
- buf.setCharAt(a, buf.charAt(b));
- buf.setCharAt(b, tmp);
- }
- return buf.toString();
- }
-
- public String crypto(boolean reverse,
- int key, String text) {
- String ret = null;
- StringBuilder buf = new StringBuilder();
- int m, s = table.length(), e = text.length();
-
- for(int i = 0; i < e; i += 1) {
- m = dict(text.charAt(i), reverse);
- if (m < 0) break;
- m = m + key + i;
- buf.append(dict(m % s, reverse));
- }
- if (buf.length() == e)
- ret = buf.toString();
- return ret;
- }
- public String encode(int key, String text) {
- return crypto(false, key, text);
-
- }
- public String decode(int key, String text) {
- return crypto(true , key, text);
- }
-
- public static void main(String[] args) {
- Caesar caesar = new Caesar();
- String data = caesar.encode(32, "APPLE");
- caesar.decode(32, data);
- }
- }
|
在上面的Caesar實現中，我用一個整數替代了原來作為密鑰的固定值3。其次，可以通過傳入不同的字符集讓這個加密算法的適用性更廣泛。最后，算法類在初始化的時候，會對替換表做一次擾亂操作，這樣的話，即使是相同的替換表，因為初始化傳入的seed不同，加密出來的內容也會不同。至于程序的細節，我想源碼會更直觀的告訴你的。
3、Vigenere加密算法
其實，Vigenere加密算法從歷史考證來看好像并不是一個叫Vigenere的人發明的。大概只是因為某些機緣巧合，被一個叫Vigenere的人用了，并且流傳開了，然后就被叫做Vigenere加密算法了。后來發現這原來是一個美麗的誤解，但是既然都已經被叫習慣了，改口自然是很難了，因此就那么流傳下來了。說道這里，Bellaso先生又一次的淚目了。
為什么我這里要把Vigenere密碼和Caesar放在一起呢？因為Vigenere算是一個升級版的Caesar算法。所以，當時實現了那個Caesar后，就順帶連 Bellaso 和 Vigenere 先生，也一起緬懷一下了。和Caesar相比Vigenere是一個多表替代，就是說針對明文中不同位置的字母，會選用不同的替換表來加密。如果用上面的例子來說，對于不同位置的字母，會選擇不同的key去加密。說白了，就是多個Caesar疊加起來就是Vigenere。
雖然說Vigenere在加密的效果上比Caesar有很多提升了，也彌補了Caesar上存在的一些問題。但是，我的實現還是做了一些小小的調整。
- public class Vigenere {
- private String table;
- private int seedA = 1103515245;
- private int seedB = 12345;
-
- public Vigenere(String table, int seed) {
- this.table = chaos(table, seed, table.length());
- }
- public Vigenere(String table) {
- this(table, 11);
- }
- public Vigenere() {
- this(11);
- }
- public Vigenere(int seed) {
- this("ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ", seed);
- }
-
- private char dict(int i, boolean reverse) {
- int s = table.length(), index = reverse ? s - i : i;
- return table.charAt(index);
- }
- private int dict(char c, boolean reverse) {
- int s = table.length(), index = table.indexOf(c);
- return reverse ? s - index : index;
- }
- private int seed(int seed) {
- long temp = seed;
- return (int)((temp * seedA + seedB) & 0x7fffffffL);
- }
-
- public String chaos(String data, int seed, int cnt) {
- StringBuffer buf = new StringBuffer(data);
- char tmp; int a, b, r = data.length();
- for (int i = 0; i < cnt; i += 1) {
- seed = seed(seed); a = seed % r;
- seed = seed(seed); b = seed % r;
- tmp = buf.charAt(a);
- buf.setCharAt(a, buf.charAt(b));
- buf.setCharAt(b, tmp);
- }
- return buf.toString();
- }
- public String crypto(boolean reverse,
- String key, String text) {
- String ret = null;
- StringBuilder buf = new StringBuilder();
- int m, k, s = table.length(),
- e = text.length(),
- ke = key.length();
-
- for(int i = 0; i < e; i += 1) {
- m = dict(text.charAt(i), reverse);
- k = dict(key.charAt(i % ke), false);
- if (m < 0 || k < 0) break;
- m = m + k + i;
- buf.append(dict(m % s, reverse));
- }
- if (buf.length() == e)
- ret = buf.toString();
- return ret;
- }
- public String encode(String key, String text) {
- return crypto(false, key, text);
-
- }
- public String decode(String key, String text) {
- return crypto(true , key, text);
- }
- public static void main(String[] args) {
- Vigenere vigenere = new Vigenere();
- String data = vigenere.encode("BELLASO", "APPLE");
- vigenere.decode("BELLASO", data);
- }
- }
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話說，Vigenere加密算法傳入的密鑰到不是一個數字，是一個字符串。這個字符串中所用的字符，必須在替換表中出現過的。總的來說，Vigenere的強度要比Caesar強一些。但是終究還是會被破解的。不過，Vigenere有機會成為強度相當高的一種加密手段，前提是～前提是你的密鑰長度大于或等于明文長度。然而，在實際應用中，這個密鑰總是小于明文長度的。
4、總結
總的來說，理解這兩個加密算法都不算太難。對于密碼學大牛來說，這簡直是小兒科了。兩個算法有許多地方都是公用的，只是在一些地方有少許不同。在開發中，可以根據自己的喜好選擇一下。不要期待這兩個加密算法能有多大的抗破解強度，但是，作為一個煙霧彈掩蓋一下明文還是可以的。不過，如果你要將這個加密算法反復對一組明文加密的話，你最好自己再測試一下。因為，加密次數多了，出來的不一定是一個強度高的密文，也可能會是明文本身，切記切記。
另外，有些人可能會想，那如果我要加密的是中文或者二進制數據，是不是要建立一個超大的密碼表，比如把中文字符集放進去？我想說的是，這個加密算法強度不是很高的，如果你非有這個需求，要上身穿著阿瑪尼，腳上穿著丁子拖加褲衩，那也是可以的，方法就是用Base64把你的數據轉一下碼。剩下的就是傳一個包含那64個字符的轉換表。建議“=”符號不要加密。
就像我題目所說的，聊勝于無。有時候，有條褲衩穿著出門，總比一絲不掛的出門要好。前者，你最多是被人說不太文明。而后者，你卻鐵定要被請去喝茶的。我實現這兩個密碼最主要的現實意義也在于此，最后，感謝你能堅持看到文章的末尾，如果你有什么疑問或者想法，希望你能告訴我，我也很樂意與你交流。