Java 中的 Vigenere/Polyalphabetic Cipher Decoder/Decrypter/Breaker

Posted 2023-02-16

【中文标题】Java 中的 Vigenere/Polyalphabetic Cipher Decoder/Decrypter/Breaker

【英文标题】：Vigenere/Polyalphabetic Cipher Decoder/Decrypter/Breaker in Java

【发布时间】：2012-12-28 22:48:18

【问题描述】：

我正在尝试开发一个程序，对使用 Vigenere 密码编码的消息进行编码、解码和破解加密。我被卡住的地方是破坏消息（没有密钥）的[加密]。我知道如何去做，但我不知道如何编码。我的想法如下：

该程序将系统地生成潜在的密钥，长度从 1 开始到 26 结束。这些密钥将包含英文字母表中的字母并且不区分大小写。对于每个密钥长度（从 1 到 26 的任意位置），密钥将用字母“a”填充，然后程序将检查它们的密钥是否正确（我有另一种方法）。如果他们的键不正确，那么最后一个位置的字母将被旋转到字母表中的下一个字母。一旦最后一个字母经过所有 26 个可能的位置，倒数第二个字母将旋转，然后最后一个字母和倒数第二个字母将相应旋转，依此类推（一直回到第一个[potential] 键的字母）。每次生成新密钥时，都会使用单独的方法检查 [潜在] 密钥，并在找到正确密钥时停止该方法。密钥创建过程将如下所示：

[starting with keys that are only 1 letter long]
a
b
c
...
x
y
z

[now the potential key length becomes two]
aa
ab
ac
ad
...
zw
zx
zy
zz

[eventually the potential key length becomes 26]
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaa
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaab
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaac
aaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaaad
...
zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzw
zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzx
zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzy
zzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzzz

（希望你能看到那里的模式）

如果有人拥有或知道如何执行此操作的代码，或者可以帮助指导完成编写此代码所需的步骤，将不胜感激。

谢谢！

【问题讨论】：

我们不会为您编写代码。发表一些具体的问题，并向我们展示您目前编写的一些代码。

首先，为什么这个标记为递归（在我看来更像是普通迭代）和第二个暴力破解 vigenere 密码可能不是最好的方法。

到目前为止我什么都没有，就像我说的那样，提出步骤的任何解释/帮助也很有帮助。 :)

@fvu 你有什么建议？ （请记住，考虑到我不是专家，这将相对简单）

这是不切实际的，你需要绝对巨大的迭代次数——大约 6*10^36。我要么先阅读所有关于 Vigenere 的可用文献（以及用于简化问题的技巧），要么找到其他一些难题来解决。

【参考方案1】：

编辑（现在我已经算好了）

您需要迭代大约 6*10^36 种可能的组合 - 最大的 long 值约为 9*10^18 - 小得多 的数字。

话虽如此，假设您找到了一种优化的方法来迭代组合，您可以每秒生成和比较一万亿 (10^12) 个组合（比普通开发人员的机器快得多） ，并且您可以在 100 万台机器上并行化它 - 这将是每年 (60*60*24*365*10^12)*10^6，或者每年检查大约 3*10^25 个组合。

以如此惊人的速度，仍然需要大约 1900 亿年才能遍历所有组合。

我强烈建议您研究另一种方法来实现您的目标，而不是尝试每一个键。

现在（回到我原来的答案），如果你有一个合理大小的键子集想要迭代，我可以想象用一个直接向上的数字循环做这样的事情，它只是将数字转换为修改后的基数- 26 为密钥。

一些伪代码：

public void runAlgorithm () 
    for (int i=startKey; i<endKey; i++) 
        String key = toBase26(i);
        testKey(key);
    

使用 this hexavigesimal converter from wikipedia 之类的东西作为 toBase26 的 impl（复制如下）：

public static String toBase26(int number)
    number = Math.abs(number);
    String converted = "";
    // Repeatedly divide the number by 26 and convert the
    // remainder into the appropriate letter.
    do
    
        int remainder = number % 26;
        converted = (char)(remainder + 'A') + converted;
        number = (number - remainder) / 26;
     while (number > 0);

    return converted;

【讨论】：

您的解决方案的唯一问题是它会产生如下输出：A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L、M、N、 O，P，Q，R，S，T，U，V，W，X，Y，Z，BA，BB，BC，BD，BE，BF，BG，BH，BI，BJ，BK，BL，BM， BN，BO，BP，BQ，BR，BS，BT，BU，BV，BW，BX，BY，BZ，CA，CB，CC，CD，CE，CF，CG，CH，CI，CJ，CK，CL， CM, CN, CO, CP, CQ, CR, CS, CT, CU, CV, CW, CX, CY, CZ...在添加另一个字母的地方，第一个字母远离应有的位置（例如，'b ' 而不是 'a')，但除此之外它非常接近。谢谢！

很少完美，但它应该为您指出足够正确的方向，您可以对其进行调整以做您想做的事情。

我现在正在计算潜在的键数，这是一个巨大的数字（这并不奇怪），我已经尝试编辑您的代码以满足我的需求，但似乎没有任何效果...有什么想法吗？

[可能]键的数量是：6,402,364,363,415,443,603,228,541,259,936,211,926...哇！

是的，这比long 还要大。开始听起来类似于另一个"iterate over all teh guids" 问题...