实施 Vigenere 密码

简介

Vigenere 密码，又称 polyalphabetic cipher，是一种多位密码，使用一个密钥序列作为加密算法。它是基于 Caesar 密码的变种，使用多个不同的转换规则，因此比 Caesar 更加安全。

Vigenere 密码的加密方法，是使用密钥序列的每个字符对明文进行加密，生成密文。解密时，使用相同的密钥序列，但将其逆序，然后对密文进行解密。

原理

Vigenere 密码的加密原理，是使用不同的 Caesar 凯撒密码，对明文的每个字符进行加密。密钥序列中的每个字符，则代表了加密时使用的 Caesar 密码的偏移量。

例如，如果密钥为 "LEMON"，那么就有以下偏移量：

L E M O N L E M O N ...
0 4 12 14 13 0 4 12 14 ...

当需要加密明文字符时，先找到密钥序列的对应字符，并使用其代表的 Caesar 密码来加密。对于明文字符 m，密钥序列中对应的字符为 'L'，偏移量为 11，则加密后的字符为 'X'。

实现

可以使用 Python 来实现 Vigenere 密码的加解密。以下是一个简单的加密函数：

def vigenere_encrypt(plain_text, key):
    """
    Vigenere 加密算法实现
    
    Parameters:
        plain_text (str): 明文字符串
        key (str): 密钥字符串
        
    Returns:
        str: 加密后的字符串
    """
    key_len = len(key)
    encrypted_text = ''
    for i, plain_char in enumerate(plain_text):
        if plain_char.isalpha():
            key_char = key[i % key_len].upper()
            caesar_offset = ord(key_char) - 65
            encrypted_char = chr((ord(plain_char.upper()) - 65 + caesar_offset) % 26 + 65)
            encrypted_text += encrypted_char
        else:
            encrypted_text += plain_char
    return encrypted_text

该函数的参数包括明文和密钥，返回加密后的密文。

解密函数也类似，只需要将偏移量相反即可。

def vigenere_decrypt(encrypted_text, key):
    """
    Vigenere 解密算法实现
    
    Parameters:
        encrypted_text (str): 密文字符串
        key (str): 密钥字符串
        
    Returns:
        str: 解密后的字符串
    """
    key_len = len(key)
    decrypted_text = ''
    for i, encrypted_char in enumerate(encrypted_text):
        if encrypted_char.isalpha():
            key_char = key[i % key_len].upper()
            caesar_offset = ord(key_char) - 65
            decrypted_char = chr((ord(encrypted_char.upper()) - 65 - caesar_offset) % 26 + 65)
            decrypted_text += decrypted_char
        else:
            decrypted_text += encrypted_char
    return decrypted_text

总结

Vigenere 密码是一种多位密码，安全性相对较高。其加解密算法简单易懂，且便于使用 Python 等高级编程语言实现。当然，由于其固有的弱点，如密钥过短易被破解等，因此在实际使用中需要注意谨慎使用。