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法律研究密碼學中的凱撒密碼
凱撒密碼是一種簡單的替換密碼，以羅馬統治者朱利葉斯·凱撒的名字命名，據說他曾用它與他的官員進行通訊。這種技術涉及將訊息中的每個字母在字母表中移動固定數量的位置。例如，如果移動3個位置，A 將被替換為 D，B 將變為 E，依此類推。
凱撒密碼相對容易破解，被認為是一種非常弱的加密形式，但它對朱利葉斯·凱撒來說已經足夠了。它仍然用於教育和娛樂目的。
凱撒密碼演算法
以下是用凱撒密碼對訊息進行編碼的基本演算法，移位量為 k −
將變數 shift 初始化為 k 的值。
遍歷訊息中的每個字元 c −
如果 c 是字母（大寫或小寫），則在字母表中將其移動 shift 個位置。
要移動大寫字母，請從字母中減去 'A'，加上 shift 值，並取模 26。然後新增 'A' 以獲得移動後的字母。
要移動小寫字母，請從字母中減去 'a'，加上 shift 值，並取模 26。然後新增 'a' 以獲得移動後的字母。
b. 將移動後的字母附加到編碼後的訊息中。
返回編碼後的訊息。
要解碼編碼後的訊息，可以使用移位量為 -k 的相同演算法。
示例
def caesar_cipher_encrypt(plaintext, shift):
ciphertext = ""
for c in plaintext:
if c.isalpha():
ascii_code = ord(c)
if c.isupper():
ascii_code = (ascii_code - ord('A') + shift) % 26 + ord('A')
else:
ascii_code = (ascii_code - ord('a') + shift) % 26 + ord('a')
ciphertext += chr(ascii_code)
else:
ciphertext += c
return ciphertext
def caesar_cipher_decrypt(ciphertext, shift):
plaintext = ""
for c in ciphertext:
if c.isalpha():
ascii_code = ord(c)
if c.isupper():
ascii_code = (ascii_code - ord('A') - shift) % 26 + ord('A')
else:
ascii_code = (ascii_code - ord('a') - shift) % 26 + ord('a')
plaintext += chr(ascii_code)
else:
plaintext += c
return plaintext
請注意，此演算法是有限的，並且可以被密碼分析師輕鬆破解。不建議在任何實際應用中使用它，它通常用作密碼學領域中的學習工具。
示例
以下是用移位量為 3 的凱撒密碼對訊息進行編碼和解碼的示例 −
plaintext = "HELLO WORLD"
shift = 3
ciphertext = caesar_cipher_encrypt(plaintext, shift)
print("Encrypted message:", ciphertext) # Encrypted message: KHOOR ZRUOG
decrypted_text = caesar_cipher_decrypt(ciphertext, shift)
print("Decrypted message:", decrypted_text) # Decrypted message: HELLO WORLD
可以看到，在第一步中，明文“HELLO WORLD”與移位值 3 一起傳遞給 caesar_cipher_encrypt 函式，從而產生密文“KHOOR ZRUOG”。
在第二步中，先前獲得的密文與相同的移位值一起傳遞給 caesar_cipher_decrypt 函式，並獲得原始明文訊息。
示例
plaintext = "hello world"
shift = 2
ciphertext = caesar_cipher_encrypt(plaintext, shift)
print("Encrypted message:", ciphertext) # Encrypted message: jgnnq ytqng
decrypted_text = caesar_cipher_decrypt(ciphertext, shift)
print("Decrypted message:", decrypted_text) # Decrypted message: hello world
可以看到，加密和解密過程中使用了移位量 2，從而得到相同的明文訊息“hello world”。
請注意，這只是一個示例，凱撒密碼不安全，不應在實際應用中使用。
如何解密？
凱撒密碼是一種簡單的替換密碼，因此解密編碼訊息最直接的方法是嘗試不同的移位值，直到解密後的訊息有意義為止。這稱為“暴力破解”攻擊。
以下是用暴力破解攻擊解碼編碼訊息的基本演算法 −
遍歷所有可能的移位值，從 0 到 25（因為字母表中有 26 個字母）。
對於每個移位值，建立一個新的空字串來儲存解碼後的訊息。
遍歷編碼訊息中的每個字元 c −
如果 c 是字母（大寫或小寫），則在字母表中將其向後移動當前移位值個位置。
要將大寫字母向後移動，請從字母中減去當前移位值，加上 26 並取模 26。然後新增 'A' 以獲得原始字母。
要將小寫字母向後移動，請從字母中減去當前移位值，加上 26 並取模 26。然後新增 'a' 以獲得原始字母。
將移動後的字母附加到解碼後的訊息中。
列印解碼後的訊息以及使用的移位值。
重複此過程，直到訊息有意義為止。
值得一提的是，更高階的方法（如頻率分析、模式識別）可以比暴力破解方法更快地破解密文。
需要注意的是，凱撒密碼非常弱，在現代密碼學中不被認為是安全的。它通常用作學習工具，以介紹替換密碼的概念。
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