凯撒算法 概述

凯撒密码是罗马扩张时期朱利斯• 凯撒（Julius Caesar）创造的，用于加密通过信使传递的作战命令。它将字母表中的字母移动一定位置而实现加密。例如如果向右移动 2 位，则 字母 A 将变为 C，字母 B 将变为 D，…，字母 X 变成 Z，字母 Y 则变为 A，字母 Z 变为 B。

凯撒加密，右移2位对应结果图

因此，假如有个明文字符串“Hello”用这种方法加密的话，将变为密文： “Jgnnq” 。而如果要解密，则只要将字母向相反方向移动同样位数即可。如密文“Jgnnq”每个字母左移两位 变为“Hello” 。这里，移动的位数“2”是加密和解密所用的密钥。

示例

/**
 * 凯撒加密
 * @author jijs
 */
public class CaesarDemo {

    public static String caesar(String s, int offset) throws Exception {
        String cipher = "";
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            char c = s.charAt(i);
            if (c >= 'a' && c <= 'z') // 是小写字母
            {
                c += offset % 26; // 移动 key%26 位
                if (c < 'a')
                    c += 26; // 向左超界
                if (c > 'z')
                    c -= 26; // 向右超界
            } else if (c >= 'A' && c <= 'Z') // 是大写字母
            {
                c += offset % 26;
                if (c < 'A')
                    c += 26;
                if (c > 'Z')
                    c -= 26;
            }
            cipher += c;
        }
        return cipher;
    }

    public static void main(String args[]) throws Exception {
        String cipher = caesar("Hello", 2);
        String text = caesar(cipher, -2);
        System.out.println("原文：Hello\r\n加密后：" + cipher + "\r\n解密后：" + text);
    }

}

该程序既可用于加密又可用于解密。只要传入明文和偏移量即可加密，解密需要传入密文和负的偏移量就可以解密。

输出的结果:

原文：Hello
加密后：Jgnnq
解密后：Hello

安全性

凯撒密码由于加解密比较简单，密钥总共只有 26 个，攻击者得到密文后即使不知道密钥，也可一个一个地试过去，最多试 26 次就可以得到明文。

凯撒变种

/**
 * 凯撒加密
 * @author jijs
 */
public class CaesarDemo2 {

    public static String caesar(String s, int offset) throws Exception {
        String cipher = "";
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {
            char c = s.charAt(i);
            // 是小写字母
            if (c >= 'a' && c <= 'z') {
                if (offset > 0) {
                    // 这里不光根据 offset 进行加密，还添加了该元素的下标进行加密。
                    c += (offset + i) % 26; 
                } else {
                    // 这里不光根据 offset 进行加密，还添加了该元素的下标进行加密。
                    c += (offset - i) % 26; 
                }
                if (c < 'a')
                    c += 26; // 向左超界
                if (c > 'z')
                    c -= 26; // 向右超界
            }
            // 是大写字母
            else if (c >= 'A' && c <= 'Z') {
                if (offset > 0) {
                    // 这里不光根据 offset 进行加密，还添加了该元素的下标进行加密。
                    c += (offset + i) % 26; 
                } else {
                    // 这里不光根据 offset 进行加密，还添加了该元素的下标进行加密。
                    c += (offset - i) % 26; 
                }
                if (c < 'A')
                    c += 26;
                if (c > 'Z')
                    c -= 26;
            }
            cipher += c;
        }
        return cipher;
    }

    public static void main(String args[]) throws Exception {
        String cipher = caesar("Hello", 2);
        String text = caesar(cipher, -2);
        System.out.println("原文：Hello\r\n加密后：" + cipher + "\r\n解密后：" + text);    
    }
}

这里不光根据 offset 偏移进行加密，还加上了字符所在的下标进行混合加密。

输出的结果:

原文：Hello
加密后：Jhpqu
解密后：Hello