加密与解密

加密与解密是通信中最常用的数据转换手段，先了解加密与解密的基本过程；

加密：应用加密算法与密钥对明文（尚未加密的原文）实施加密，转换成密文发送；

解密：接收到密文后，应用相应算法与同一密钥对密文解密，转换为明文；

加密与解密的双方根据事先的基本约定（包括加密算法）与所给密钥进行加密或解密，而第三方不知约定，即使知晓密文与密钥，也很难进行解密了解通信的内容；

试设计简单的加密与解密程序，并进行运行演示；

1.加密与解密双方事先的约定：

（1）、密钥转换为操作码；

把密钥r（约定为3~4为整数）的各位数字相加，所得的和除以4的余数再加1，得到加密操作码m；

（2）、文本字符分为三类分别加密转换；

1）、非小写英文字母加密；

明文中的所有非小写英文字母（约定为ASII码小于97的字符）加密转换为其ASII码减去（10+m）所对应的ASII字符；

2）、ASII码为偶数的小写英文字母；

若小写英文字母的ASII码为偶数，把该字母转换为其对称的英文字母（例如a与z对称，b与y对称等）后，再加上加密操作码m所对应的ASII字符；

3）、ASII码为奇数的小写英文字母；

若小写英文字母的ASII码为奇数，把该字母转换为其对称的英文字母后，再减去加密操作码m所对应的ASII字符；

2.设计要求：

设置数组char s[120]存储明文，int b[120]存储密文，int c[120]存储解密文；

（1）、密钥r的处理；

通过循环求余得r的各位数字和m，经m=m%4+1迭代得唯一的加密操作码m；

输入密钥r比较大（约定3~4位整数），这样可增加第三者试图解密的难度，实际上由密钥r所得的实际加密操作码m并不大，方便操作；

（2）、小写英文字母以外字符转换；

注意到小写英文字母的ASII码至少为97，当明文中的字符s[j]<97时根据约定进行转换b[j]=s[j]-10-m；

（3）、小写英文字母加密转换；

注意到小写英文字母的ASII码为97~122，可知明文中的字母s[j]的对称字母为（97+122）-s[j]，因而字母s[j]的加密字符b[j]为：

若s[j]%2==0：b[j]=219-s[j]+m；

若s[j]%2>2：b[j]=219-s[j]-m；

在循环中逐个转换完毕，发布b数组即为密文；

（4）、解密转换；

解密时，根据接收到的密钥r与密文（b数组）逐个字符解密转换为明文c数组；

1）、若b[j]<87时，则c[j]=b[j]+10+m；，即c[j]为原字符s[j]；

2）、若原码s[j]为偶数时，则219-s[j]为奇数，而加密时b[j]=219-s[j]+m；，因而b[j]+m=219-s[j]+2*m为奇数，即当（b[j]+m）%2>0：c[j]-219-b[j]+m；，c[j]为原字母s[j]；

3）、若原码s[j]为奇数时，则219-s[j]为偶数，而加密时b[j]=219-s[j]-m；，因而b[j]+m=219-s[j]为偶数，即当（b[j]+m）%2==0：c[j]=219-b[j]-m；，c[j]为原字母s[j]；

通过以上3步解密转换，所得c数组与原码s[j]完全相同，实现解密；

3.程序设计：

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
char s[120];
int d,j,m,n,r,b[120],c[120];
printf("请输入明文:");
gets(s);
n=strlen(s);
printf("请输入密钥（3~4位整数）:");
scanf("%d",&r);               /*确定密钥*/
/*加密方实施加密*/
m=0;
d=r;
while(d>0)
{
m+=(d%10);            /*根据事先约定把密钥r转换为加密操作码m*/
d=d/10;
}
m=m%4+1;
for(j=0;j<=n-1;j++)
if(s[j]<97)
b[j]=s[j]-10-m;    /*把明文字符逐个加密到b数组*/
else if(s[j]%2==0)
b[j]=219-s[j]+m;
else
b[j]=219-s[j]-m;
printf("加密的密文:");
for(j=0;j<=n-1;j++)
printf("%c",b[j]);
printf("\n");
/*接收方实施解密*/
m=0;
d=r;
while(d>0)
{
m+=(d%10);            /*根据事先约定把密钥r转换为加密操作码m*/
d=d/10;
}
m=m%4+1;
for(j=0;j<=n-1;j++)
if(b[j]<87)
c[j]=b[j]+10+m;
else if((b[j]+m)%2>0)
c[j]=219-b[j]+m;   /*把密文字符逐个解密到c数组*/
else
c[j]=219-b[j]-m;
printf("解密为明文:");
for(j=0;j<n-1;j++)
printf("%c",c[j]);    /*输出解密明文*/
printf("\n");
}

4.程序运行示例与说明：

请输入明文:It is the man not the method that solves the problem
请输入密钥（3~4位整数）:2017
加密的密文:<j!!oe!!jvs!!kwp!!pij!!jvs!!ksjviz!!jvwj!!eirhse!!jvs!!nli|rsk!
解密为明文:It is the man not the method that solves the problem

以上程序把文本字符分为3类进行加密解密，应该说有一定的防破解功能，其中大写字母I是按“其他字符”处理的；

以上加密只根据字符本身的特性，使得明文中相同的字符在密文中也是相同的字符，例如，明文中有8个“t”，在密文中对应8个“j”；明文中有10个空格，在密文中对应10个“!!”，为改变这一在加密中的低级重复的现象，下面对密钥的处理与加密过程实施进一步的改进；

5.改进加密算法：

密钥加大至5~6位整数，同时加大对密钥r的处理难度：用其高位数字乘其他数字之和，所得之积除以4取余数加2，得加密操作码m；

加强对明文字符的加密：

（1）、第一步加密处理；

把明文中的小写英文字母转换为其对称的字母，小写英文字母以外的字符ASII码全部减去15，以避免在下一步加密时发生重叠；

（2）、第二步加密处理；

为改变相同字符在加密中的低级重复现象，加密时必须考虑字符在文本中的位置，

对明文中第j个字符计算t=（j+m）%（2*m），其中m为密钥r转换的加密操作码，对该字符的ASII码加m减去t，即：

b[j]=b[j]+m-（j+m）%（2*m）；

注意到t=（j+m）%（2*m）可能比m大，也可能比m小，即明文中的字符有些增加，有些减少，以增加对加密的破解难度；

解密是加密的逆过程，逐个字符恢复到源码即可；

（3）、程序设计；

#include<stdio.h>
#include<string.h>
int main()
{
char b[120],c[120];
int j,m,n;
long d,r;
char s[]="Couplet:放鹤去寻三岛客，任人来看四时花。";
n=strlen(s);            /*输入明文*/
printf("请输入密钥（5~6位整数）:");
scanf("%d",&r);         /*确定密钥*/
/*加密方实施加密*/
m=0;
d=r;
while(d>=10)
{
m+=(d%10);           /*根据事先约定把密钥r转换为加密操作码m*/
d=d/10;
}
m=(d*m)%4+2;
for(j=0;j<=n-1;j++)     /*加密第一步处理*/
if(s[j]<97)
b[j]=s[j]-15;
else
b[j]=219-s[j];
for(j=0;j<=n-1;j++)
b[j]=b[j]+m-(j+m)%(2*m);   /*加密第二步处理*/
b
='\0';
printf("加密的密文:");
puts(b);                /*发布密文*/
/*接收方实施解密*/
m=0;
d=r;
while(d>=10)
{
m+=(d%10);           /*根据事先约定把密钥r转换为加密操作码m*/
d=d/10;
}
m=(d*m)%4+2;
for(j=0;j<=n-1;j++)     /*逐个字符分类解密*/
if(b[j]<90)
c[j]=b[j]+15-m+(j+m)%(2*m);
else
c[j]=219-b[j]+m-(j+m)%(2*m);
c
='\0';
printf("解密为明文:");    /*输出解密文*/
puts(c);
printf("\n");
}

（4）、程序运行示例与说明；

请输入密钥（5~6位整数）:201706
加密的密文:4khloui,ǖ箷蘑鬼ì敖枮咕唤堡拨即剑瑯敃
解密为明文:Couplet:放鹤去寻三岛客，任人来看四时花。

以上程序改变了明文的输入，且明文文本包含了汉字，因为以上加密解密操作能逐个字符通过解密恢复到原码，所以也适合对中文汉字的加密转换处理；

加密解密是一个专业性很强的系统工程，内容丰富，算法精深，如果读者对专业加密解密算法有兴趣，请参阅相关的专业教程；