揭秘《庆余年算法番外篇》：范闲如何使用维吉尼亚密码解密二皇子密信

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背景设定

在《庆余年》中，范闲不仅要面对复杂的政治斗争，还要应对各种阴谋和背叛。在某一集中，范闲截获了一封由二皇子发出的密文。密文中只有一串汉字，通过解密可以揭示重要情报。范闲需要利用维吉尼亚密码解密这封密文，从而揭露二皇子的阴谋。

场景描述

范闲在一个隐秘的地点，收到了一封由二皇子发出的密文。信中包含的密文是：

金 达 达 皇 皇 子 子

范闲知道，这些汉字是通过一种密码加密的，需要找到密钥才能解密出明文。

解密过程：使用维吉尼亚密码

维吉尼亚密码是一种经典的多表代替密码，通过使用一个密钥，将明文中的每个字符与密钥对应字符进行位移加密，生成密文。解密时则使用相同的密钥，将密文字母逆向位移还原为明文。

维吉尼亚密码的基本原理

1. 密钥：维吉尼亚密码使用一个重复的密钥对明文进行加密。
2. 加密过程：每个明文字母通过与密钥字母的位移相结合生成密文。
3. 解密过程：解密时，需要使用相同的密钥，将密文字母逆向位移还原为明文。
   

解密步骤

1. 准备密文和密钥

   • 密文: 金 达 达 皇 皇 子 子
   • 密钥: 秘 密

2. 将汉字转换为数字

   • 使用一个简单的映射，将汉字转换为数字：
     • 黄 -> 1, 金 -> 2, 送 -> 3, 达 -> 4, 二 -> 5, 皇 -> 6, 子 -> 7
     • 秘 -> 1, 密 -> 2

3. 将密钥转换为数字：

   • 秘 -> 1, 密 -> 2

4. 解密公式

   • 给定密文字符 ( C ) 和密钥字符 ( K )，明文字符 ( P ) 的计算公式如下：
     [ P = (C - K + N) \mod N ]
   • 其中 ( N ) 是汉字表的大小，这里假设 ( N = 7 )。

解密计算

我们假设汉字的映射为：

黄 -> 1
金 -> 2
送 -> 3
达 -> 4
二 -> 5
皇 -> 6
子 -> 7
秘 -> 1
密 -> 2

按照维吉尼亚密码的解密规则进行计算：

金 (2) - 秘 (1) = 1 -> 黄
达 (4) - 密 (2) = 2 -> 金
达 (4) - 秘 (1) = 3 -> 送
皇 (6) - 密 (2) = 4 -> 达
皇 (6) - 秘 (1) = 5 -> 二
子 (7) - 密 (2) = 5 -> 二
子 (7) - 秘 (1) = 6 -> 皇

结果是：

密文:  金 达 达 皇 皇 子 子
密钥:  秘 密 秘 密 秘 密 秘
明文:  黄 金 送 达 二 二 皇

Python实现

以下是用Python代码实现的过程：

def vigenere_decrypt_chinese(cipher_text, key):# 汉字到数字的映射char_to_num = {'黄': 1, '金': 2, '送': 3, '达': 4, '二': 5, '皇': 6, '子': 7,'秘': 1, '密': 2}# 数字到汉字的映射num_to_char = {v: k for k, v in char_to_num.items()}decrypted_text = []key_length = len(key)for i, char in enumerate(cipher_text):if char in char_to_num:# 计算密文字母和密钥字母的偏移c = char_to_num[char]k = char_to_num[key[i % key_length]]# 解密公式p = (c - k + 7) % 7p = 7 if p == 0 else p  # 如果模运算结果是0，取7decrypted_text.append(num_to_char[p])else:decrypted_text.append(char)return ''.join(decrypted_text)# 示例
cipher_text = "金达达皇皇子子"
key = "秘密"decrypted_text = vigenere_decrypt_chinese(cipher_text, key)
print("解密后的明文:", decrypted_text)

场景细节

1. 范闲收到密文：范闲在书房中仔细阅读密文，密文内容是“金达达皇皇子子”。
2. 范闲识别密钥：范闲知道二皇子惯用的密钥是“秘密”。
3. 范闲使用维吉尼亚密码进行解密：范闲使用密钥“秘密”对密文进行解密。
4. 解密后的明文：通过维吉尼亚密码解密，范闲得到了明文“黄金送达二皇子”。

总结

本故事纯属虚构，如有雷同，纯属胡编乱造。通过这个具体场景，我们展示了如何使用维吉尼亚密码解密“金达达皇皇子子”，并将其转换为明文“黄金送达二皇子”。这种加密和解密过程使得原文更加复杂，增加了破解难度。在《庆余年》的场景中，范闲可以通过破解维吉尼亚密码解密出二皇子的阴谋。这个例子不仅增强了故事的紧张感和趣味性，也让读者更好地理解经典密码学算法在实际中的应用。希望这些详细的步骤和算法展示能够帮助读者更好地理解和应用这些技术。

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