简单密码

说明

实现一个简单的移位密码，类似凯撒密码，以及一个更安全的替换密码。

第 1 步

“如果他有任何机密要说，就会用密码写下来，也就是把字母表中字母的顺序打乱，让人无法辨认出任何一个字。 如果有人想破译这些内容、弄清其中的含义，就必须用字母表中的第四个字母，即 D，替换 A，其余字母也依此类推。” 苏维托尼乌斯，《凯撒传》

加密是非常直接的算法，能让文本变得不那么易读，同时又便于解密。 它们容易受到多种密码分析手段的攻击，不过凯撒很幸运，他的敌人并不是密码分析专家。

凯撒密码曾被用于尤利乌斯·凯撒送到前线的部分消息。 凯撒知道这种密码并不算好，但在这一点上他有一个优势：几乎没有人能很好地阅读。 所以，哪怕差上几个字母，也足以让人们认不出他们本来认识的那几个词。

你的任务是创建一个类似凯撒密码的简单移位密码。 下图是凯撒密码的一个很好的示例：

例如：

把 "iamapandabear" 作为输入传给 encode 函数，会返回密文 "ldpdsdqgdehdu"。 它足够晦涩，能让我们的消息在传输途中保持保密。

把 "ldpdsdqgdehdu" 输入 decode 函数，它会返回原始的 "iamapandabear"，让你的朋友能读懂你的原始消息。

第 2 步

一旦敌方指挥官破解了移位密码，它很快就失去用处。 所以，我们改用替换密码试试。 试着修改代码，让我们可以指定一个密钥，并用它来决定移位的距离。

下面是一个例子：

给定密钥 "aaaaaaaaaaaaaaaaaa"，对字符串 "iamapandabear" 进行编码， 会返回原始的 "iamapandabear"。

给定密钥 "ddddddddddddddddd"，对我们的字符串 "iamapandabear" 进行编码， 会返回经过掩饰的 "ldpdsdqgdehdu"

在上面的例子中，我们把密钥值设为 a = 0。 所以，当把明文加到密钥上时，得到的还是同一条消息。 因此，"aaaa" 并不是理想的密钥。 但如果把密钥设为 "dddd"，得到的结果就和凯撒密码一样。

第 3 步

任何密码中最薄弱的环节都是人。 让我们给替换密码增加一点容错能力：提供一个随机源，并确保密钥只包含小写字母。

如果有人完全没有提供密钥，就生成一个真正随机的密钥，长度至少为 100 个小写字符。

扩展

移位密码通过让文本稍微变得古怪来起作用，但容易受到频率分析的影响。 替换密码能改善这一点，但在密钥很短或保留空格时，仍然非常脆弱。 之后，你会在 "crypto-square" 这个练习里看到这个问题的一种解决方案。

如果你想在这个领域走得更远，问题就开始围绕如何安全地交换密钥展开。 来看看维基百科上的 Diffie-Hellman，它是这一方案最早的实现之一。

注意

当下标超出范围时，试着用求模这样的算术运算把它绕回来。Character 和 String 类同样是你的好帮手。

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来源

Wikipedia 上的替换密码