浅谈维吉尼亚加密算法的原理与实现

葛蓝

（广州市公用事业高级技工学校，广东 广州 510100）

浅谈维吉尼亚加密算法的原理与实现

葛蓝

（广州市公用事业高级技工学校，广东 广州 510100）

随着计算机网络和信息通信技术的发展，网络信息安全已经成为不可忽视的领域，密码技术则是保护信息安全的核心技术。维吉尼亚（Vi g e n e r e）密码算法是古典加密算法中的最典型的算法之一,是在单一的“凯撒密码”基础上扩充出的多表密码。本文介绍了维吉尼亚加密算法的原理及实现方法。

维吉尼亚；加密算法；维吉尼亚方阵

1 维吉尼亚加密算法

随着信息技术的发展，网络已成为信息传递的主要途径，在传输过程中，网络信息安全已成为不可忽视的领域，如何保证网络信息的完整性、保密性，成为信息传输的重点，其中数据加密技术是保护信息安全的核心技术。

数据加密的基本原理是：对明文数据按某种算法进行处理，将其转换为不可读或毫无意义的一段代码，称为“密文”，而“密文”只能在输入正确的密钥之后才能转换为明文，通过这样的途径来达到保护数据安全，不被人非法窃取、阅读、篡改。加密过程的逆过程称为解密，即将“密文”转化为“明文”的过程。

维吉尼亚（Vigenere）密码算法是古典加密算法中的最典型的算法之一,是在单一的“凯撒密码”基础上扩充出的多表密码。其原理是使用一串字母作为密钥，结合维吉尼亚方阵，每一个密钥字母被用来加密一个明文字母，第一个密钥字母加密第一个明文字母，第二个密钥字母加密第二个明文字母，以此类推，当密钥字母全部使用完毕后，再重复使用。在此过程中，维吉尼亚方阵是固定的，密钥长度和内容由通信双方约定且只有通信双方知道，并且不同的信息块可以用不同的密钥来加密，因此加密的可靠度较高，而破解的几率较低，能较好地保护信息安全。举例如下：

明文：CCNASECURITY 密钥：TCPIP

加密过程：明文长度为12个字符，密钥长度5个字符，因此从明文的第6个字符开始，重复使用密钥。结合维吉尼亚方阵，明文第一个字母“C”与密钥第一个字母“T”组合，生成密文“V”,明文第二个字母“C”与密钥第二个字母“C”组合，生成密文“E”，以此类推，得出完整密文。解密则是加密的反过程。

图1 维吉尼亚方阵

得出以下结果：

表1 加密结果

由此可见，尽管加密方阵是已知的，但由于密钥长度可变，且只有通信双方知道，相同的明文在加密后生成了不同的密文，且无替代规律，破解难度高，维吉尼亚加密法为信息传输提供了很好的安全保障。

2 用Visual C++实现维吉尼亚加密算法

使用多种程序设计语言均可实现维吉尼亚加密解密算法，如JAVA、JavaScript、C、C++等，算法实现的基本原理类似，都是通过26个英文字母之间在密钥的限定下进行转换，完成加密和解密的过程，本文介绍在C++中常用的加密算法。

2.1 程序设计流程图

以加密过程为例，基本流程如下：

图2 加密过程

2.2 算法实现

在本算法中规定明文长度不超过50个字符，密钥长度为6个字符。用户输入明文和密钥后，生成密钥数组，通过密钥数组和明文，生成密文，过程中忽略空格字符。如果用户输入的是小写字母，先转换为大写字母后再进行加密。

运行程序：输入明文abcdef，密钥abcdef，进行验证，生成密文ACEGIK，对照维吉尼亚方阵，程序结果正确。

图3 运行结果

以上是维吉尼亚加密算法的实现，解密算法是加密算法的逆过程，不再复述。算法的实现方法不止一种，需要在实践过程中不断研究改进。此外，任何加密算法都不能保证数据传输的绝对安全，还必须有多重数据保护。

[1]王飞．基于v i g e n e r e密码的文件加解密器的研究与实现[J]．信息系统工程，2011(7)：48-50．

[2]道格拉斯R．斯廷森．密码学原理与实践（第三版）[M]．北京：电子工业出版社，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