JavaScript实现维吉尼亚(Vigenere)密码算法实例

维吉尼亚密码原理与代换表

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。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：

加密过程直观：给定密钥字母x和明文字母y，密文字母即为代换表中x行与y列交叉处的字母。这意味着加密一条消息需要长度与消息相等的密钥字符串，通常由密钥词重复构成。本文以《密码编码学与网络安全——原理与实践》中的案例为例进行演示：密钥词为“deceptive”，消息为“we are discovered save yourself”。

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

以密文首字母“Z”为例，其生成依据是：在Vigenere代换表中，找到密钥字符串首字母“d”所在的行，与消息首字母“w”所在的列，二者交叉处的字母即为“Z”。

基于模运算的JavaScript实现

通过多次查表可总结规律：将A~Z编号为0~25，加密过程即从代换表第一行找到消息字母（如“w”），沿该行向后移动密钥字母对应的数值（如“d”对应3）步，所得字母即为密文。若到达末尾则从头继续，这可视作一个模26的环状移位过程。扩展而言，若加密字符集包含N个字符（如加入标点、空格等），则构建包含N个字符的环，加密公式为C(i)=(K(i)+P(i))modN，其中K、C、P分别代表密钥、密文和明文空间。网络上虽有C语言实现的查表法，但生成的代换表规律性强且占用空间大。本文尝试使用JavaScript实现基于模运算的方法，旨在提高灵活性并减少空间占用（时间效率待评估）。

var Vigenere = {
_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
_strKey: function(strK,str){//生成密钥字符串,strK为密钥，str为明文或者密文
var lenStrK = strK.length;
var lenStr = str.length;
if(lenStrK != lenStr){//如果密钥长度与str不同，则需要生成密钥字符串
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
while(lenStrK < lenStr){
strK = strK + strK;
lenStrK = 2 * lenStrK;
                }
//此时，密钥字符串的长度大于或等于str长度
strK = strK.substring(0,lenStr);//将密钥字符串截取为与str等长的字符串
        }
return strK;
    }
}
Vigenere.lenCpr = Vigenere._strCpr.length;
Vigenere.Encrypt = function(K,P){//加密算法，K为密钥，P为明文
 K = Vigenere._strKey(K,P);
 var lenK = K.length;
 var rlt = '';
 var loop = 0;
 for(loop=0; loop<lenK; loop++){
 var iP = Vigenere._strCpr.indexOf(P.charAt(loop));
 if(iP==-1) return '本算法暂时不能对字符：' + P.charAt(loop) + '进行加密';
 var iK = Vigenere._strCpr.indexOf(K.charAt(loop));
 if(iK==-1) return '密钥中包含非法字符：' + K.charAt(loop);
 var i = (iP + iK) % Vigenere.lenCpr;
 rlt = rlt + Vigenere._strCpr.charAt(i);
 }
 return rlt; 
};
Vigenere.DisEncrypt = function(K,C){
 K = Vigenere._strKey(K,C);
 var lenK = K.length;
 var rlt = '';
 var loop = 0;
 for(loop=0; loop<lenK; loop++){
 var iK = Vigenere._strCpr.indexOf(K.charAt(loop));
 if(iK==-1) return '密钥中包含非法字符：' + K.charAt(loop); 
 var iC = Vigenere._strCpr.indexOf(C.charAt(loop));
 if(iK > iC){
 rlt += Vigenere._strCpr.charAt(iC + Vigenere.lenCpr - iK);
 }
 else{
 rlt += Vigenere._strCpr.charAt(iC - iK);
 }
 }
 return rlt;
};