维吉尼亚(Vigenere)密码算法（Javascript实现加密与解密）

传统加密技术对于当今的网络安全发挥不了大作用，但每一本讲述密码学的书的开头都会率先介绍它们，因为它们是密码学的基础，是密码学的历史。Vigenere密码就是一种传统加密技术，它是多表代换密码，能够有效改进单表代换密码的词频分布特征问题。详细介绍请参考密码学相关书籍。

　　几乎每一本密码学的书在讲述Vigenere密码的章节都会有这么一个《Vigenere代换表》用户讲解Vigenere密码机制：

ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
BCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZA
CDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZAB
DEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABC
EFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCD
FGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDE
GHIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEF
HIJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFG
IJKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGH
JKLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHI
KLMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJ
LMNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJK
MNOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKL
NOPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLM
OPQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMN
PQRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNO
QRSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOP
RSTUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQ
STUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQR
TUVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRS
UVWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRST
VWXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTU
WXYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUV
XYZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVW
YZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWX
ZABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXY

　　加密过程很简单，就是给定密钥字母x和明文字母y，密文字母是位于x行和y列的那个字母。这样就决定了加密一条消息需要与消息一样长的密钥字符串，通常，密钥字符串是密钥词的重复。

　　以《密码编码学与网络安全——原理与实践》中的例子来作为本文的例子。比如密钥词是deceptive，消息是“we are discovered save yourself”，那么加密过程如下：

deceptivedeceptivedeceptive（密钥字符串）
wearediscoveredsaveyourself（消息）
ZICVTWQNGRZGVTWAVZHCQYGLMGJ（密文）

　　密文中的第一个字母“Z”是怎么得来的？从Vigenere代换表中，以密钥字符串中的“d”为行，消息中的“w”为列的那个字母就是“Z”了。

　　使用查表的方式多加密几次就能很轻易地总结出规律：将A~Z以0~25编号，那么加密过程就是，在代换表的第一行中找到消息字母，如“w”，然后向后移动d（即3）次，所得的字母就是密文了。如果数到末位，那么下一次移位就从头（即A）继续。 也就是说，可以将A~Z看成一个环，加密过程就是找定消息字母后，将指针往环的某个特定方向移位，次数就是密钥字母所代表的数字。这其实是一个模26的过程。

　　扩展一下，以上加密仅能对26个字母进行加密，而且不能区分大小写。但其实英文中除了字母外，还有标点符号，还有空格。如果考虑到大部分英文字符，那么Vigenere代换表将比较大，而且有点浪费空间的嫌疑。如果假设能被加密的字符有N个，如果把这N个字符建成一个环，那么加密过程就是模N的过程，即，C(i)=(K(i)+P(i))modN，其中K、C、P分别代表的是密钥空间、密文空间、消息（明文）空间。

　　网络上有人用C实现了这个加密算法，几乎都是使用查代换表的方法。虽然可以程序生成代换表，但所生成的代换表太有规律了。以下我用Javascript实现了一次，使用的是模的方法，感觉灵活度更大，占用的空间肯定也更小（时间效率尚未估计）

 1 var Vigenere = {
 2     _strCpr: 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz_12345 67890.ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ',//可以将此字符串的顺序打乱点，或者添加更多字符
 3      _strKey: function(strK,str){//生成密钥字符串,strK为密钥，str为明文或者密文
 4         var lenStrK = strK.length;
 5         var lenStr = str.length;
 6         if(lenStrK != lenStr){//如果密钥长度与str不同，则需要生成密钥字符串
 7             if(lenStrK < lenStr){//如果密钥长度比str短，则以不断重复密钥的方式生成密钥字符串
 8                 while(lenStrK < lenStr){
 9                     strK = strK + strK;
10                     lenStrK = 2 * lenStrK;
11                 }
12             }//此时，密钥字符串的长度大于或等于str长度
13             strK = strK.substring(0,lenStr);//将密钥字符串截取为与str等长的字符串
14         }
15         return strK;
16     }
17 }
18 
19 Vigenere.lenCpr = Vigenere._strCpr.length;
20 
21 Vigenere.Encrypt = function(K,P){//加密算法，K为密钥，P为明文
22     K = Vigenere._strKey(K,P);
23     var lenK = K.length;
24     var rlt = '';
25     var loop = 0;
26     for(loop=0; loop<lenK; loop++){
27         var iP = Vigenere._strCpr.indexOf(P.charAt(loop));
28         if(iP==-1) return '本算法暂时不能对字符：' + P.charAt(loop) + '进行加密';
29         var iK = Vigenere._strCpr.indexOf(K.charAt(loop));
30         if(iK==-1) return '密钥中包含非法字符：' + K.charAt(loop);
31         var i = (iP + iK) % Vigenere.lenCpr;
32         rlt = rlt + Vigenere._strCpr.charAt(i);
33     }
34     return rlt;    
35 };
36 
37 Vigenere.DisEncrypt = function(K,C){
38     K = Vigenere._strKey(K,C);
39     var lenK = K.length;
40     var rlt = '';
41     var loop = 0;
42     for(loop=0; loop<lenK; loop++){
43         var iK = Vigenere._strCpr.indexOf(K.charAt(loop));
44         if(iK==-1) return '密钥中包含非法字符：' + K.charAt(loop);        
45         var iC = Vigenere._strCpr.indexOf(C.charAt(loop));
46         if(iK > iC){
47             rlt += Vigenere._strCpr.charAt(iC + Vigenere.lenCpr - iK);
48         }
49         else{
50             rlt += Vigenere._strCpr.charAt(iC - iK);
51         }
52     }
53     return rlt;
54 };