### 凯撒密码 (Caesar Cipher) 凯撒密码是一种典型的移位密码，通过将字母表中的字符按照固定的偏移量替换来进行加密和解密。以下是基于 Python 的凯撒密码实现： ```python def caesar_encrypt(text, shift): result = "" for char in text: if char.isupper(): result += chr((ord(char) + shift - 65) % 26 + 65) elif char.islower(): result += chr((ord(char) + shift - 97) % 26 + 97) else: result += char return result def caesar_decrypt(cipher_text, shift): return caesar_encrypt(cipher_text, -shift) # 测试代码 plain_text = "Hello World" shift_value = 3 encrypted_text = caesar_encrypt(plain_text, shift_value) decrypted_text = caesar_decrypt(encrypted_text, shift_value) print(f"Plain Text : {plain_text}") print(f"Encrypted Text with Shift {shift_value} : {encrypted_text}") print(f"Decrypted Text : {decrypted_text}") ``` 上述代码实现了凯撒密码的加解密功能[^1]。 --- ### 仿射密码 (Affine Cipher) 仿射密码利用模运算对明文进行线性变换，其形式为 \(E(x)=(ax+b)\mod{m}\)，其中 \(a\) 和 \(b\) 是密钥的一部分，\(m\) 是字母表长度（通常为 26）。下面是仿射密码的 Python 实现： ```python from sympy import mod_inverse def affine_encrypt(text, key_a, key_b): encrypted_text = "" m = 26 for char in text.upper(): if char.isalpha(): index = ord(char) - ord('A') new_index = (key_a * index + key_b) % m encrypted_text += chr(new_index + ord('A')) else: encrypted_text += char return encrypted_text def affine_decrypt(cipher_text, key_a, key_b): decrypted_text = "" m = 26 inverse_key_a = mod_inverse(key_a, m) for char in cipher_text.upper(): if char.isalpha(): index = ord(char) - ord('A') new_index = ((index - key_b) * inverse_key_a) % m decrypted_text += chr(new_index + ord('A')) else: decrypted_text += char return decrypted_text.lower() # 测试代码 text = "AFFINECIPHER" key_a = 5 key_b = 8 cipher_text = affine_encrypt(text, key_a, key_b) original_text = affine_decrypt(cipher_text, key_a, key_b) print(f"Original Text: {text}") print(f"Cipher Text: {cipher_text}") print(f"Decrypted Text: {original_text}") ``` 此代码展示了如何使用 `sympy` 库计算乘法逆元并完成仿射密码的加解密操作[^2]。 --- ### 维吉尼亚密码 (Vigenère Cipher) 维吉尼亚密码采用多表代换的方式增强安全性。下面是一个简单的 Python 实现： ```python def vigenere_encrypt(text, keyword): encrypted_text = [] keyword_length = len(keyword) for i, char in enumerate(text.upper()): if not char.isalpha(): encrypted_text.append(char) continue k_char = keyword[i % keyword_length].upper() shift = ord(k_char) - ord('A') shifted_ord = (ord(char) - ord('A') + shift) % 26 encrypted_text.append(chr(shifted_ord + ord('A'))) return ''.join(encrypted_text) def vigenere_decrypt(cipher_text, keyword): decrypted_text = [] keyword_length = len(keyword) for i, char in enumerate(cipher_text.upper()): if not char.isalpha(): decrypted_text.append(char) continue k_char = keyword[i % keyword_length].upper() shift = ord(k_char) - ord('A') shifted_ord = (ord(char) - ord('A') - shift) % 26 decrypted_text.append(chr(shifted_ord + ord('A'))) return ''.join(decrypted_text).lower() # 测试代码 plaintext = "ATTACKATDAWN" keyword = "LEMON" ciphertext = vigenere_encrypt(plaintext, keyword) recovered_plaintext = vigenere_decrypt(ciphertext, keyword) print(f"Plaintext: {plaintext}") print(f"Ciphertext: {ciphertext}") print(f"Recovered Plaintext: {recovered_plaintext}") ``` 该代码提供了维吉尼亚密码的基本加解密逻辑[^3]。 --- ### 总结 以上分别介绍了三种常见的古典密码及其对应的 Python 实现方法。这些算法虽然在现代密码学中已经不适用于高强度安全需求场景，但在教育和技术研究方面仍然具有重要价值[^4]。