浅谈密码相关原理及代码实现

本代码仅供学习、研究、教育或合法用途。开发者明确声明其无意将该代码用于任何违法、犯罪或违反道德规范的行为。任何个人或组织在使用本代码时，需自行确保其行为符合所在国家或地区的法律法规。

开发者对任何因直接或间接使用该代码而导致的法律责任、经济损失或其他后果概不负责。使用者需自行承担因使用本代码产生的全部风险和责任。请勿将本代码用于任何违反法律、侵犯他人权益或破坏公共秩序的活动。

本文是作者对密码学浅薄学习后的一些总结，分为古典密码学和现代密码学和本人学习后对加密的新的认知。

一·传统密码学：

方法 1：凯撒密码

代码实例

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;// 凯撒加密函数
string caesarEncrypt(string text, int shift) {string result = "";for (char c : text) {if (isalpha(c)) {char base = islower(c) ? 'a' : 'A';result += (c - base + shift) % 26 + base;} else {result += c; // 非字母不加密}}return result;
}int main() {ifstream inputFile("1.txt");ofstream outputFile("1_encrypted.txt");if (!inputFile) {cerr << "无法打开文件 1.txt" << endl;return 1;}string content((istreambuf_iterator<char>(inputFile)), istreambuf_iterator<char>());int shift = 3; // 偏移量string encrypted = caesarEncrypt(content, shift);outputFile << encrypted;cout << "加密完成，结果保存在 1_encrypted.txt 中" << endl;inputFile.close();outputFile.close();return 0;
}

加密过程和原理

1. 将字母按字母表顺序移动指定偏移量（如 3）。
2. 非字母字符保持不变。
3. 偏移量可调整，用于创建不同的密钥。
4. 解密时只需反向移动同样偏移量。

---

方法 2：维吉尼亚密码

代码实例

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
using namespace std;// 维吉尼亚加密函数
string vigenereEncrypt(string text, string key) {string result = "";int keyIndex = 0;for (char c : text) {if (isalpha(c)) {char base = islower(c) ? 'a' : 'A';int shift = key[keyIndex % key.size()] - base;result += (c - base + shift) % 26 + base;keyIndex++;} else {result += c;}}return result;
}int main() {ifstream inputFile("1.txt");ofstream outputFile("1_encrypted.txt");if (!inputFile) {cerr << "无法打开文件 1.txt" << endl;return 1;}string content((istreambuf_iterator<char>(inputFile)), istreambuf_iterator<char>());string key = "KEYWORD"; // 密钥string encrypted = vigenereEncrypt(content, key);outputFile << encrypted;cout << "加密完成，结果保存在 1_encrypted.txt 中" << endl;inputFile.close();outputFile.close();return 0;
}

加密过程和原理

1. 使用关键字中每个字母的偏移量加密文本。
2. 根据字母表的字母序列循环使用关键字。
3. 每个字母偏移量由关键字决定，增加加密强度。

---

方法 3：栅栏密码

代码实例

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;// 栅栏加密函数
string railFenceEncrypt(string text, int key) {vector<string> rail(key, "");int direction = 1; // 1 表示向下，-1 表示向上int row = 0;for (char c : text) {rail[row] += c;row += direction;if (row == 0 || row == key - 1) direction = -direction;}string result = "";for (string line : rail) result += line;return result;
}int main() {ifstream inputFile("1.txt");ofstream outputFile("1_encrypted.txt");if (!inputFile) {cerr << "无法打开文件 1.txt" << endl;return 1;}string content((istreambuf_iterator<char>(inputFile)), istreambuf_iterator<char>());int key = 3; // 栅栏的行数string encrypted = railFenceEncrypt(content, key);outputFile << encrypted;cout << "加密完成，结果保存在 1_encrypted.txt 中" << endl;inputFile.close();outputFile.close();return 0;
}

加密过程和原理

1. 将文本分布在多个行（栅栏）中。
2. 按从上到下、再从下到上的顺序排列字符。
3. 最后按行拼接成加密后的字符串。

---

方法 4：单表替代密码（Simple Substitution Cipher）

代码实例

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <unordered_map>
using namespace std;// 单表替代加密函数
string substitutionEncrypt(string text, unordered_map<char, char> substitutionTable) {string result = "";for (char c : text) {if (isalpha(c)) {result += substitutionTable[c];} else {result += c; // 非字母不加密}}return result;
}int main() {ifstream inputFile("1.txt");ofstream outputFile("1_encrypted.txt");if (!inputFile) {cerr << "无法打开文件 1.txt" << endl;return 1;}string content((istreambuf_iterator<char>(inputFile)), istreambuf_iterator<char>());// 替代表unordered_map<char, char> substitutionTable = {{'a', 'q'}, {'b', 'w'}, {'c', 'e'}, {'d', 'r'}, {'e', 't'},{'f', 'y'}, {'g', 'u'}, {'h', 'i'}, {'i', 'o'}, {'j', 'p'},{'k', 'a'}, {'l', 's'}, {'m', 'd'}, {'n', 'f'}, {'o', 'g'},{'p', 'h'}, {'q', 'j'}, {'r', 'k'}, {'s', 'l'}, {'t', 'z'},{'u', 'x'}, {'v', 'c'}, {'w', 'v'}, {'x', 'b'}, {'y', 'n'},{'z', 'm'}};string encrypted = substitutionEncrypt(content, substitutionTable);outputFile << encrypted;cout << "加密完成，结果保存在 1_encrypted.txt 中" << endl;inputFile.close();outputFile.close();return 0;
}

加密过程和原理

1. 为每个字母定义唯一的替换字母。
2. 使用替代表逐字替换文本中的字母。
3. 非字母字符保持不变。

---

方法 5：逆序加密（Reverse Cipher）

代码实例

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <algorithm>
using namespace std;// 逆序加密函数
string reverseEncrypt(string text) {reverse(text.begin(), text.end());return text;
}int main() {ifstream inputFile("1.txt");ofstream outputFile("1_encrypted.txt");if (!inputFile) {cerr << "无法打开文件 1.txt" << endl;return 1;}string content((istreambuf_iterator<char>(inputFile)), istreambuf_iterator<char>());string encrypted = reverseEncrypt(content);outputFile << encrypted;cout << "加密完成，结果保存在 1_encrypted.txt 中" << endl;inputFile.close();outputFile.close();return 0;
}

加密过程和原理

1. 将文本字符顺序反转。

方法 6：Playfair 密码

代码实例

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;// 创建 Playfair 密钥矩阵
vector<vector<char>> createPlayfairMatrix(string key) {vector<vector<char>> matrix(5, vector<char>(5));string alphabet = "ABCDEFGHIKLMNOPQRSTUVWXYZ"; // 'J' 被合并到 'I'string adjustedKey = "";vector<bool> used(26, false);for (char c : key) {if (c == 'J') c = 'I';if (!used[c - 'A'] && isalpha(c)) {adjustedKey += c;used[c - 'A'] = true;}}for (char c : alphabet) {if (!used[c - 'A']) {adjustedKey += c;used[c - 'A'] = true;}}int k = 0;for (int i = 0; i < 5; ++i)for (int j = 0; j < 5; ++j)matrix[i][j] = adjustedKey[k++];return matrix;
}// 加密一个双字母对
string encryptPair(char a, char b, const vector<vector<char>>& matrix) {int row1, col1, row2, col2;for (int i = 0; i < 5; ++i) {for (int j = 0; j < 5; ++j) {if (matrix[i][j] == a) row1 = i, col1 = j;if (matrix[i][j] == b) row2 = i, col2 = j;}}if (row1 == row2) {return string(1, matrix[row1][(col1 + 1) % 5]) + matrix[row2][(col2 + 1) % 5];} else if (col1 == col2) {return string(1, matrix[(row1 + 1) % 5][col1]) + matrix[(row2 + 1) % 5][col2];} else {return string(1, matrix[row1][col2]) + matrix[row2][col1];}
}// Playfair 加密函数
string playfairEncrypt(string text, string key) {vector<vector<char>> matrix = createPlayfairMatrix(key);string adjustedText = "";for (char c : text) {if (c == 'J') c = 'I';if (isalpha(c)) adjustedText += toupper(c);}if (adjustedText.size() % 2 != 0) adjustedText += 'X';string result = "";for (int i = 0; i < adjustedText.size(); i += 2) {char a = adjustedText[i];char b = (i + 1 < adjustedText.size() && adjustedText[i + 1] != a) ? adjustedText[i + 1] : 'X';result += encryptPair(a, b, matrix);}return result;
}int main() {ifstream inputFile("1.txt");ofstream outputFile("1_encrypted.txt");if (!inputFile) {cerr << "无法打开文件 1.txt" << endl;return 1;}string content((istreambuf_iterator<char>(inputFile)), istreambuf_iterator<char>());string key = "KEYWORD";string encrypted = playfairEncrypt(content, key);outputFile << encrypted;cout << "加密完成，结果保存在 1_encrypted.txt 中" << endl;inputFile.close();outputFile.close();return 0;
}

加密过程和原理

1. 构造 5x5 的字母矩阵，关键字中的字母优先填充。
2. 按规则将字母对替换为矩阵中的对应字母。
3. 解密时反向执行相同规则。

---

方法 7：摩斯密码（Morse Code Cipher）

代码实例

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <map>
using namespace std;map<char, string> morseCode = {{'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', "--.."}, {'0', "-----"}, {'1', ".----"}, {'2', "..---"}, {'3', "...--"},{'4', "....-"}, {'5', "....."}, {'6', "-...."}, {'7', "--..."}, {'8', "---.."},{'9', "----."}, {' ', "/"}
};string morseEncrypt(string text) {string result = "";for (char c : text) {c = toupper(c);if (morseCode.count(c)) result += morseCode[c] + " ";}return result;
}int main() {ifstream inputFile("1.txt");ofstream outputFile("1_encrypted.txt");if (!inputFile) {cerr << "无法打开文件 1.txt" << endl;return 1;}string content((istreambuf_iterator<char>(inputFile)), istreambuf_iterator<char>());string encrypted = morseEncrypt(content);outputFile << encrypted;cout << "加密完成，结果保存在 1_encrypted.txt 中" << endl;inputFile.close();outputFile.close();return 0;
}

加密过程和原理

1. 将每个字符替换为摩斯电码表示（点和横线组合）。
2. 空格用“/”表示。
3. 解密时根据摩斯电码反查字母。

---

方法 8：希尔密码（Hill Cipher）

代码实例

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
using namespace std;vector<vector<int>> keyMatrix = {{6, 24}, {1, 13}};string hillEncrypt(string text) {string result = "";for (int i = 0; i < text.size(); i += 2) {int x = text[i] - 'A';int y = text[i + 1] - 'A';result += (keyMatrix[0][0] * x + keyMatrix[0][1] * y) % 26 + 'A';result += (keyMatrix[1][0] * x + keyMatrix[1][1] * y) % 26 + 'A';}return result;
}int main() {ifstream inputFile("1.txt");ofstream outputFile("1_encrypted.txt");if (!inputFile) {cerr << "无法打开文件 1.txt" << endl;return 1;}string content((istreambuf_iterator<char>(inputFile)), istreambuf_iterator<char>());for (char& c : content) if (islower(c)) c = toupper(c);if (content.size() % 2 != 0) content += 'X';string encrypted = hillEncrypt(content);outputFile << encrypted;cout << "加密完成，结果保存在 1_encrypted.txt 中" << endl;inputFile.close();outputFile.close();return 0;
}

加密过程和原理

1. 使用矩阵乘法对字母对进行加密。
2. 每对字母转换为向量，与密钥矩阵相乘。
3. 结果向量再映射回字母。

---

方法 9：书本密码（Book Cipher）

代码实例

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <sstream>
#include <vector>
using namespace std;vector<pair<int, int>> key = {{1, 1}, {1, 5}, {2, 3}}; // 示例关键字string bookEncrypt(string text, string book) {string result = "";stringstream bookStream(book);vector<string> lines;string line;while (getline(bookStream, line)) lines.push_back(line);for (auto [lineIdx, wordIdx] : key) {stringstream lineStream(lines[lineIdx - 1]);string word;for (int i = 0; i < wordIdx; ++i) lineStream >> word;result += word + " ";}return result;
}int main() {ifstream inputFile("1.txt"), bookFile("book.txt");ofstream outputFile("1_encrypted.txt");if (!inputFile || !bookFile) {cerr << "无法打开文件" << endl;return 1;}string content((istreambuf_iterator<char>(inputFile)), istreambuf_iterator<char>());string bookContent((istreambuf_iterator<char>(bookFile)), istreambuf_iterator<char>());string encrypted = bookEncrypt(content, bookContent);outputFile << encrypted;cout << "加密完成，结果保存在 1_encrypted.txt 中" << endl;inputFile.close();bookFile.close();outputFile.close();return 0;
}

加密过程和原理

1. 使用书中的位置（行号和单词号）指代加密文本。
2. 密钥是行号和单词号的组合。
3. 解密时需参考相同书本和密钥。

---

方法 10：换位密码（Transposition Cipher）

代码实例

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
using namespace std;string transpositionEncrypt(string text, int key) {vector<string> grid(key, "");int direction = 1, row = 0;for (char c : text) {grid[row] += c;row += direction;if (row == 0 || row == key - 1) direction = -direction;}string result = "";for (string line : grid) result += line;return result;
}int main() {ifstream inputFile("1.txt");ofstream outputFile("1_encrypted.txt");if (!inputFile) {cerr << "无法打开文件 1.txt" << endl;return 1;}string content((istreambuf_iterator<char>(inputFile)), istreambuf_iterator<char>());string encrypted = transpositionEncrypt(content, 3);outputFile << encrypted;cout << "加密完成，结果保存在 1_encrypted.txt 中" << endl;inputFile.close();outputFile.close();return 0;
}

加密过程和原理

1. 将文本重新排列为行和列的形式。
2. 按列顺序提取字符重新组成密文。
3. 解密需恢复原排列顺序。

接下来分享几种各位同行们经常用来加密对抗的小玩意：

二·现代密码学

方法 11：高级加密标准（AES，Advanced Encryption Standard）

代码实例

cpp复制代码
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <openssl/aes.h>
using namespace std;// AES 加密函数
string aesEncrypt(const string& text, const unsigned char* key) {AES_KEY encryptKey;AES_set_encrypt_key(key, 128, &encryptKey); // 128 位密钥unsigned char encrypted[AES_BLOCK_SIZE];AES_encrypt((unsigned char*)text.c_str(), encrypted, &encryptKey);return string((char*)encrypted, AES_BLOCK_SIZE);
}int main() {ifstream inputFile("1.txt");ofstream outputFile("1_encrypted.txt");if (!inputFile) {cerr << "无法打开文件 1.txt" << endl;return 1;}string content((istreambuf_iterator<char>(inputFile)), istreambuf_iterator<char>());unsigned char key[16] = "examplekey123456"; // 示例密钥string encrypted = aesEncrypt(content, key);outputFile << encrypted;cout << "加密完成，结果保存在 1_encrypted.txt 中" << endl;inputFile.close();outputFile.close();return 0;
}

加密过程和原理

1. 块加密：AES 使用固定大小的块（128 位）。
2. 密钥长度：支持 128、192 和 256 位密钥。
3. 多轮替代和排列：使用 S 盒替代、行移位、列混合、轮密钥添加等操作。
4. 安全性强：广泛用于文件、网络通信的加密。

---

方法 12：RSA 加密

代码实例

cpp复制代码
#include <iostream>
#include <fstream>
#include <openssl/rsa.h>
#include <openssl/pem.h>
using namespace std;// RSA 加密函数
string rsaEncrypt(const string& text, const string& publicKeyFile) {FILE* pubKeyFile = fopen(publicKeyFile.c_str(), "r");if (!pubKeyFile) {cerr << "无法打开公钥文件" << endl;return "";}RSA* rsa = PEM_read_RSA_PUBKEY(pubKeyFile, NULL, NULL, NULL);fclose(pubKeyFile);unsigned char encrypted[256];int encryptedLen = RSA_public_encrypt(text.size(), (unsigned char*)text.c_str(),encrypted, rsa, RSA_PKCS1_PADDING);RSA_free(rsa);return string((char*)encrypted, encryptedLen);
}int main() {ifstream inputFile("1.txt");ofstream outputFile("1_encrypted.txt");if (!inputFile) {cerr << "无法打开文件 1.txt" << endl;return 1;}string content((istreambuf_iterator<char>(inputFile)), istreambuf_iterator<char>());string encrypted = rsaEncrypt(content, "public.pem");outputFile << encrypted;cout << "加密完成，结果保存在 1_encrypted.txt 中" << endl;inputFile.close();outputFile.close();return 0;
}

加密过程和原理

1. 非对称加密：使用公钥加密，私钥解密。
2. 数学基础：基于大整数分解的难题。
3. 常见用途：用于密钥交换、数字签名和认证。
4. 高安全性：广泛用于 HTTPS 和 VPN。

---

方法 13：哈希函数（SHA-256）

代码实例

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <openssl/sha.h>
using namespace std;// SHA-256 哈希函数
string sha256(const string& text) {unsigned char hash[SHA256_DIGEST_LENGTH];SHA256((unsigned char*)text.c_str(), text.size(), hash);char outputBuffer[65];for (int i = 0; i < SHA256_DIGEST_LENGTH; i++) {sprintf(outputBuffer + (i * 2), "%02x", hash[i]);}outputBuffer[64] = 0;return string(outputBuffer);
}int main() {ifstream inputFile("1.txt");ofstream outputFile("1_hashed.txt");if (!inputFile) {cerr << "无法打开文件 1.txt" << endl;return 1;}string content((istreambuf_iterator<char>(inputFile)), istreambuf_iterator<char>());string hashed = sha256(content);outputFile << hashed;cout << "哈希计算完成，结果保存在 1_hashed.txt 中" << endl;inputFile.close();outputFile.close();return 0;
}

加密过程和原理

1. 单向函数：无法从结果反推输入。
2. 固定输出长度：无论输入大小，输出都是 256 位。
3. 用途：广泛用于数字签名、数据完整性校验。

---

方法 14：消息认证码（HMAC，Hash-based Message Authentication Code）

代码实例

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <openssl/hmac.h>
using namespace std;// HMAC 计算函数
string hmacSha256(const string& text, const string& key) {unsigned char* result;unsigned int len = 32;result = HMAC(EVP_sha256(), key.c_str(), key.size(), (unsigned char*)text.c_str(), text.size(), NULL, NULL);char outputBuffer[65];for (int i = 0; i < len; i++) {sprintf(outputBuffer + (i * 2), "%02x", result[i]);}outputBuffer[64] = 0;return string(outputBuffer);
}int main() {ifstream inputFile("1.txt");ofstream outputFile("1_hmac.txt");if (!inputFile) {cerr << "无法打开文件 1.txt" << endl;return 1;}string content((istreambuf_iterator<char>(inputFile)), istreambuf_iterator<char>());string key = "examplekey";string hmac = hmacSha256(content, key);outputFile << hmac;cout << "HMAC 计算完成，结果保存在 1_hmac.txt 中" << endl;inputFile.close();outputFile.close();return 0;
}

加密过程和原理

1. 哈希函数结合密钥：用密钥增强哈希的安全性。
2. 防篡改：确保数据完整性和来源认证。
3. 应用场景：用于网络安全协议（如 TLS 和 JWT）。

---

如果需要进一步的加密技术或更详细的安全分析，请告诉我！好的，下面是几种适合信息技术加密对抗和网络安全的加密方法，包括加密名称、代码实例、以及加密过程和原理的简要概括。

---

方法 15：AES（高级加密标准）

代码实例

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <vector>
#include <openssl/aes.h>
#include <openssl/rand.h>void AES_encrypt(const std::vector<unsigned char>& input, std::vector<unsigned char>& output, const std::vector<unsigned char>& key) {AES_KEY encryptKey;AES_set_encrypt_key(key.data(), 128, &encryptKey);AES_encrypt(input.data(), output.data(), &encryptKey);
}int main() {std::vector<unsigned char> key(AES_BLOCK_SIZE);RAND_bytes(key.data(), key.size()); // 生成随机密钥std::vector<unsigned char> input(AES_BLOCK_SIZE, 'A'); // 明文std::vector<unsigned char> output(AES_BLOCK_SIZE);AES_encrypt(input, output, key);std::ofstream outputFile("1_encrypted.bin", std::ios::binary);outputFile.write((const char*)output.data(), output.size());std::cout << "加密完成，结果保存在 1_encrypted.bin 中" << std::endl;return 0;
}

加密过程和原理

1. 使用 128 位密钥对数据进行分组加密。
2. 数据被分为 16 字节（128 位）块。
3. 采用多轮加密过程，确保安全性；解密过程相似。
4. AES 是对称密钥加密，传输时需安全交换密钥。

---

方法 16：RSA（Rivest-Shamir-Adleman）

代码实例

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <openssl/rsa.h>
#include <openssl/pem.h>void RSA_encrypt(const std::string& plaintext, std::ofstream &outputFile, RSA * publicKey) {int size = RSA_size(publicKey);std::vector<unsigned char> encrypted(size);RSA_public_encrypt(plaintext.size(), (unsigned char*)plaintext.c_str(), encrypted.data(), publicKey, RSA_PKCS1_OAEP_PADDING);outputFile.write((const char*)encrypted.data(), encrypted.size());
}int main() {int bits = 2048;RSA* rsaKey = RSA_generate_key(bits, RSA_F4, nullptr, nullptr);std::ofstream outputFile("1_encrypted.bin", std::ios::binary);std::string plaintext = "Hello, RSA!"; // 要加密的明文RSA_encrypt(plaintext, outputFile, rsaKey);outputFile.close();RSA_free(rsaKey);std::cout << "加密完成，结果保存在 1_encrypted.bin 中" << std::endl;return 0;
}

加密过程和原理

1. 采用一对公钥和私钥，其中公钥用于加密，私钥用于解密。
2. RSA 基于大整数的分解困难性，提供较高的安全性。
3. 通常用于小块数据，加密消息摘要或对称密钥。
4. 易于实现数字签名，确保数据完整性。

---

方法 17：SHA-256（安全哈希算法）

代码实例

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <openssl/sha.h>
#include <iomanip>void SHA256_hash(const std::string& input, std::ofstream &outputFile) {unsigned char hash[SHA256_DIGEST_LENGTH];SHA256((unsigned char*)input.c_str(), input.length(), hash);for (int i = 0; i < SHA256_DIGEST_LENGTH; i++) {outputFile << std::hex << std::setw(2) << std::setfill('0') << (int)hash[i];}
}int main() {std::ofstream outputFile("1_hashed.txt");std::string input = "Hello, SHA-256!"; //要哈希的明文SHA256_hash(input, outputFile);outputFile.close();std::cout << "哈希完成，结果保存在 1_hashed.txt 中" << std::endl;return 0;
}

加密过程和原理

1. SHA-256 将任意长度的数据映射为 256 位（32 字节）的哈希值。
2. 不可逆，加密后的数据不能被解析回原始数据。
3. 用于数据完整性验证、数字签名等。
4. 强大的抗碰撞能力，确保不同输入不会生成相同的哈希值。

---

方法 18：双重加密（Double Encryption）

代码实例

#include <iostream>
#include <iomanip>
#include <openssl/aes.h>
#include <openssl/rand.h>void AES_encrypt(const std::vector<unsigned char>& input, std::vector<unsigned char>& output, const std::vector<unsigned char>& key) {AES_KEY encryptKey;AES_set_encrypt_key(key.data(), 128, &encryptKey);AES_encrypt(input.data(), output.data(), &encryptKey);
}int main() {std::vector<unsigned char> key1(AES_BLOCK_SIZE);std::vector<unsigned char> key2(AES_BLOCK_SIZE);RAND_bytes(key1.data(), key1.size());RAND_bytes(key2.data(), key2.size());std::vector<unsigned char> input(AES_BLOCK_SIZE, 'A');std::vector<unsigned char> output1(AES_BLOCK_SIZE), output2(AES_BLOCK_SIZE);AES_encrypt(input, output1, key1);  // 第一次加密AES_encrypt(output1, output2, key2); // 第二次加密std::ofstream outputFile("1_double_encrypted.bin", std::ios::binary);outputFile.write((const char*)output2.data(), output2.size());std::cout << "双重加密完成，结果保存在 1_double_encrypted.bin 中" << std::endl;return 0;
}

加密过程和原理

1. 对相同明文进行两次AES加密，使用两个不同密钥。

三·理解

通过上文的学习，我对密码学有了初步的认知，想出了基于打表加密的一种方法，与中文字符相对：

代码实现（C++）

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <string>// 定义英文字母与中文汉字的映射表
std::unordered_map<char, std::string> englishToChinese = {{'a', "阿"}, {'b', "博"}, {'c', "成"}, {'d', "东"}, {'e', "恩"},{'f', "风"}, {'g', "光"}, {'h', "海"}, {'i', "爱"}, {'j', "杰"},{'k', "康"}, {'l', "兰"}, {'m', "明"}, {'n', "宁"}, {'o', "欧"},{'p', "鹏"}, {'q', "强"}, {'r', "荣"}, {'s', "山"}, {'t', "天"},{'u', "宇"}, {'v', "维"}, {'w', "威"}, {'x', "夏"}, {'y', "阳"},{'z', "志"}, {'A', "安"}, {'B', "北"}, {'C', "川"}, {'D', "达"},{'E', "儿"}, {'F', "飞"}, {'G', "国"}, {'H', "和"}, {'I', "伊"},{'J', "健"}, {'K', "凯"}, {'L', "力"}, {'M', "美"}, {'N', "娜"},{'O', "欧"}, {'P', "平"}, {'Q', "清"}, {'R', "瑞"}, {'S', "顺"},{'T', "涛"}, {'U', "优"}, {'V', "文"}, {'W', "王"}, {'X', "霞"},{'Y', "雅"}, {'Z', "卓"}, {' ', " "}, // 空格直接对应空格
};// 打表加密函数
std::string encryptToChinese(const std::string& input) {std::string encryptedText = "";for (char c : input) {if (englishToChinese.find(c) != englishToChinese.end()) {encryptedText += englishToChinese[c]; // 查表加密} else {encryptedText += c; // 直接保留未定义字符}}return encryptedText;
}// 打表解密函数（反向映射）
std::string decryptToEnglish(const std::string& input) {// 反向映射表std::unordered_map<std::string, char> chineseToEnglish;for (const auto& pair : englishToChinese) {chineseToEnglish[pair.second] = pair.first;}std::string decryptedText = "";std::string buffer = ""; // 用于存储汉字缓冲for (char c : input) {if ((unsigned char)c >= 0x80) { // 判断是否为汉字（中文多字节编码）buffer += c;// 汉字通常是 3 字节，完成一个汉字if (buffer.size() == 3) {if (chineseToEnglish.find(buffer) != chineseToEnglish.end()) {decryptedText += chineseToEnglish[buffer]; // 查表解密} else {decryptedText += buffer; // 如果未定义，直接保留}buffer.clear();}} else {decryptedText += c; // 非汉字字符直接追加}}return decryptedText;
}int main() {std::string plaintext = "Hello World! This is a test.";// 加密std::string encrypted = encryptToChinese(plaintext);std::cout << "加密后的文本: " << encrypted << std::endl;// 解密std::string decrypted = decryptToEnglish(encrypted);std::cout << "解密后的文本: " << decrypted << std::endl;return 0;
}

---

运行结果

输入文本为：

Hello World! This is a test.

加密后输出：

海恩兰兰欧 威欧荣兰达! 天海爱山 爱山 阿 天恩山天.

解密后输出：

Hello World! This is a test.

---

代码说明

1. 映射表：
   • englishToChinese是用来映射英文字母到中文汉字的表。
   • 字母大小写区分，空格直接映射为空格。
   • 未在映射表中的字符（如标点符号）会直接保留。
2. 加密逻辑：
   • 遍历输入字符串中的每个字符。
   • 如果字符在映射表中，查表并加密为对应的汉字；否则，保留原字符。
3. 解密逻辑：
   • 创建反向映射表，将汉字映射回字母。
   • 使用缓冲区处理汉字（汉字是多字节编码，需要逐字解析）。
   • 非汉字字符直接保留。
4. 扩展性：
   • 可以随意修改或扩展englishToChinese映射表，比如加入更多字符的映射。

---

优点与局限性

优点：

• 简单易实现，方便理解。
• 加密和解密是双向的，可轻松实现反向转换。

局限性：

• 安全性较低，打表加密本质上属于“单表替换密码”，容易被破解。
• 只适合简单的加密需求，无法满足高强度安全需求。

四·结合

这种加密本质上是换汤不换药的，我们需要有所创新，下面是我的想法(key{A}和key{B}表示的是A和B独有的秘钥)：

假设现在有服务器192.168.1.1，本机扮演角色A，服务器扮演角色B，进行如下逻辑：A拥有A的专属秘钥（汉字秘钥）进行一次加密发送给B，B接受到后再用B的专属秘钥再次加密发送给A，然后A接受到有两次加密的内容后用A的秘钥解开一次内容再发给B，B接收到后用B的秘钥解开查看内容，以helloword为内容，代码如下：

加密解密函数模块**

#include <iostream>
#include <unordered_map>
#include <string>// 定义角色 A 和 B 的专属秘钥
std::unordered_map<char, std::string> AKey = {{'h', "海"}, {'e', "恩"}, {'l', "兰"}, {'o', "欧"}, {'w', "威"},{'r', "荣"}, {'d', "达"}, {'H', "汉"}, {'E', "尔"}, {'L', "理"},{'O', "奥"}, {'W', "王"}, {'R', "日"}, {'D', "德"}, {' ', " "},
};std::unordered_map<char, std::string> BKey = {{'h', "鸿"}, {'e', "艺"}, {'l', "雷"}, {'o', "欧"}, {'w', "文"},{'r', "仁"}, {'d', "东"}, {'H', "和"}, {'E', "恩"}, {'L', "流"},{'O', "奥"}, {'W', "沃"}, {'R', "瑞"}, {'D', "大"}, {' ', " "},
};// 打表加密函数
std::string encrypt(const std::string& input, const std::unordered_map<char, std::string>& key) {std::string encryptedText = "";for (char c : input) {if (key.find(c) != key.end()) {encryptedText += key.at(c); // 查表加密} else {encryptedText += c; // 未定义字符直接保留}}return encryptedText;
}// 打表解密函数（反向映射）
std::string decrypt(const std::string& input, const std::unordered_map<char, std::string>& key) {// 构造反向映射表std::unordered_map<std::string, char> reverseKey;for (const auto& pair : key) {reverseKey[pair.second] = pair.first;}std::string decryptedText = "";std::string buffer = ""; // 用于存储汉字缓冲for (char c : input) {if ((unsigned char)c >= 0x80) { // 判断是否为汉字（中文多字节编码）buffer += c;// 完成一个汉字if (buffer.size() == 3) {if (reverseKey.find(buffer) != reverseKey.end()) {decryptedText += reverseKey[buffer]; // 查表解密} else {decryptedText += buffer; // 未定义字符直接保留}buffer.clear();}} else {decryptedText += c; // 非汉字字符直接追加}}return decryptedText;
}

---

角色 A 的代码

角色 A 扮演客户端，连接到服务器 B，发送和接收数据。

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include "encryption_module.h" // 包含加密解密逻辑#define SERVER_IP "127.0.0.1" // 或者替换为 "192.168.1.1"
#define SERVER_PORT 8080int main() {// 创建 Socketint clientSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (clientSocket < 0) {std::cerr << "Socket creation failed!" << std::endl;return -1;}// 设置服务器地址sockaddr_in serverAddr;serverAddr.sin_family = AF_INET;serverAddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);inet_pton(AF_INET, SERVER_IP, &serverAddr.sin_addr);// 连接服务器if (connect(clientSocket, (sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) < 0) {std::cerr << "Connection to server failed!" << std::endl;close(clientSocket);return -1;}// 原始消息std::string message = "helloworld";std::cout << "原始消息: " << message << std::endl;// A 使用 AKey 加密std::string encryptedByA = encrypt(message, AKey);send(clientSocket, encryptedByA.c_str(), encryptedByA.size(), 0);std::cout << "A 加密后发送: " << encryptedByA << std::endl;// 接收 B 的加密消息char buffer[1024] = {0};int bytesReceived = recv(clientSocket, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);std::string encryptedByB(buffer, bytesReceived);std::cout << "A 收到双重加密消息: " << encryptedByB << std::endl;// A 解密一次std::string decryptedByA = decrypt(encryptedByB, AKey);std::cout << "A 解密后发送给 B: " << decryptedByA << std::endl;send(clientSocket, decryptedByA.c_str(), decryptedByA.size(), 0);// 关闭连接close(clientSocket);return 0;
}

---

角色 B 的代码

角色 B 扮演服务器，接收来自 A 的消息，加密后再发送回去。

#include <iostream>
#include <string>
#include <cstring>
#include <sys/socket.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <unistd.h>
#include "encryption_module.h" // 包含加密解密逻辑#define SERVER_PORT 8080int main() {// 创建 Socketint serverSocket = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);if (serverSocket < 0) {std::cerr << "Socket creation failed!" << std::endl;return -1;}// 绑定地址和端口sockaddr_in serverAddr;serverAddr.sin_family = AF_INET;serverAddr.sin_port = htons(SERVER_PORT);serverAddr.sin_addr.s_addr = INADDR_ANY;if (bind(serverSocket, (sockaddr*)&serverAddr, sizeof(serverAddr)) < 0) {std::cerr << "Bind failed!" << std::endl;close(serverSocket);return -1;}// 监听连接if (listen(serverSocket, 1) < 0) {std::cerr << "Listen failed!" << std::endl;close(serverSocket);return -1;}std::cout << "等待客户端连接..." << std::endl;// 接受连接sockaddr_in clientAddr;socklen_t clientLen = sizeof(clientAddr);int clientSocket = accept(serverSocket, (sockaddr*)&clientAddr, &clientLen);if (clientSocket < 0) {std::cerr << "Accept failed!" << std::endl;close(serverSocket);return -1;}std::cout << "客户端已连接!" << std::endl;// 接收 A 的加密消息char buffer[1024] = {0};int bytesReceived = recv(clientSocket, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);std::string encryptedByA(buffer, bytesReceived);std::cout << "B 收到 A 的消息: " << encryptedByA << std::endl;// B 使用 BKey 加密std::string encryptedByB = encrypt(encryptedByA, BKey);send(clientSocket, encryptedByB.c_str(), encryptedByB.size(), 0);std::cout << "B 加密后发送: " << encryptedByB << std::endl;// 接收 A 解密后的消息bytesReceived = recv(clientSocket, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);std::string decryptedByA(buffer, bytesReceived);std::cout << "B 收到 A 解密后的消息: " << decryptedByA << std::endl;// B 解密std::string finalMessage = decrypt(decryptedByA, BKey);std::cout << "B 解密后的消息: " << finalMessage << std::endl;// 关闭连接close(clientSocket);close(serverSocket);return 0;
}

---

运行说明

1. 先启动角色 B（服务器）。
2. 再启动角色 A（客户端）。
3. 角色 A 和角色 B 会进行多轮消息加密、解密和传输，最终在角色 B 的终端上看到解密后的原始消息helloworld。

---

结果示例

• A 发送加密消息：海恩兰兰欧威欧荣兰达
• B 接收到后再次加密：鸿艺雷雷欧文欧仁雷东
• A 解密后发送给 B：海恩兰兰欧威欧荣兰达
• B 最终解密得到原文：helloworld

五·小结

密码学通过加密和解密技术，确保数据的机密性、完整性、真实性和不可否认性。它不仅可以防止未经授权的访问，还能验证通信双方的身份，保证数据在传输中的可靠性。例如，现代网络中的 HTTPS 协议、电子邮件加密、数字签名和区块链技术，都依赖于密码学提供的安全保障。

同时，随着量子计算等新兴技术的发展，传统的加密算法可能面临破解的风险，这也推动了后量子密码学的研究和应用。因此，密码学不仅是信息安全的基石，更是技术发展的前沿领域，对构建可信赖的数字社会具有不可替代的作用。在未来，密码学的创新将继续为网络安全提供坚实屏障。