1. 介绍
本文将深入探讨Vigenère密码的工作原理，并展示如何在Java中实现其加密与解密过程。作为经典凯撒密码的升级版，Vigenère密码通过动态移位机制显著提升了安全性。
2. 什么是Vigenère密码？
Vigenère密码本质上是凯撒密码的增强版，核心差异在于每个字母的移位量不同。
在凯撒密码中，所有字母按固定值移位（例如统一右移3位）。比如字符串 "BAELDUNG" 会变成 "EDHOGXQJ"：
解密只需反向移位相同位数即可。
Vigenère密码的突破点在于：每个字母使用不同的移位量。 这需要通过密钥字符串来定义移位规则——密钥中每个字母对应其在字母表中的位置作为移位值。例如密钥 "HELLO" 表示：
- 首字母移位8位（H是第8个字母）
- 次字母移位5位（E是第5个字母）
- 以此类推
用此密钥加密 "BAELDUNG" 会得到 "JFQXSCSS"：
3. 实现Vigenère密码
理解原理后，我们直接用Java实现加密算法。 先构建基础框架：
public String encode(String input, String key) {
String result = "";
for (char c : input.toCharArray()) {
result += c;
}
return result;
}
当前代码仅原样返回输入，接下来添加密钥处理逻辑。引入密钥位置计数器，并实现循环取用：
int keyPosition = 0;
for (char c : input.toCharArray()) {
char k = key.charAt(keyPosition % key.length());
keyPosition++;
.....
}
关键点解析：
keyPosition % key.length()实现密钥循环使用- 每次迭代后递增密钥位置
最后实现字母移位逻辑：
String characters = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ";
.....
int charIndex = characters.indexOf(c);
int keyIndex = characters.indexOf(k);
int newCharIndex = (charIndex + keyIndex + 1) % characters.length();
c = characters.charAt(newCharIndex);
⚠️ 注意三个细节：
+1使密钥字母从1开始计数（A=1而非0）- 取模运算处理字母表循环
- 仅当输入字符在支持列表内时才处理
完善后的条件判断：
if (charIndex >= 0) {
if (keyIndex >= 0) {
int newCharIndex = (charIndex + keyIndex + 1) % characters.length();
c = characters.charAt(newCharIndex);
}
keyPosition++;
}
3.1. 演示案例
通过实际案例验证算法有效性。 用密钥 "BAELDUNG" 加密字符串 "VIGENERE CIPHER IN JAVA"。
初始 keyPosition = 0，首轮迭代：
- 输入字符：
'V' - 密钥字符：
'B' - 字符索引：21
- 密钥索引：1
- 新索引：(21 + 1 + 1) % 26 = 23 →
'X'
第二轮迭代：
keyPosition = 1- 输入字符：
'I' - 密钥字符：
'A' - 字符索引：8
- 密钥索引：0
- 新索引：(8 + 0 + 1) % 26 = 9 →
'J'
跳到第9个字符（空格）：
keyPosition = 9（已超过密钥长度，循环到开头）- 输入字符：
' '（不在支持列表） - 密钥字符：
'B' - 字符索引：-1 → 跳过处理
完整加密结果："XJLQRZFL EJUTIM WU LBAM"
4. 解密Vigenère密码
解密算法与加密高度相似，核心差异在于移位方向相反。 需将加法改为减法，并手动处理负数取模：
int newCharIndex = charIndex - keyIndex - 1;
if (newCharIndex < 0) {
newCharIndex = characters.length() + newCharIndex;
}
验证解密：用密钥 "BAELDUNG" 解密 "XJLQRZFL EJUTIM WU LBAM"。
首轮迭代：
- 输入字符：
'X'（索引23） - 密钥字符：
'B'（索引1） - 新索引：23 - 1 - 1 = 21 →
'V'
完整解密结果："VIGENERE CIPHER IN JAVA"
5. Vigenère密码的调整
掌握基础实现后，可尝试以下增强方案（需同步修改加密/解密逻辑）：
✅ 扩展字符集
- 添加带重音符号的字母、空格、标点等
- 示例：添加空格后，
"VIGENERE CIPHER IN JAVA"加密结果变为"XJLQRZELBDNALZEGKOEVEPO"
✅ 打乱字符映射顺序
- 破坏字母表顺序提升安全性
- 示例：使用
"JQFVHPWORZSLNMKYCGBUXIEDTA"替代标准字母表 - 相同输入
"BAELDUNG"+ 密钥"HELLO"→ 输出变为"DERDPTZV"
⚠️ 高级变体
- 交换加密/解密方向（如Variant Beaufort密码）
- 此类调整会偏离标准Vigenère密码，但能显著提升安全性
所有修改必须确保加密端与解密端完全一致，否则将导致解密失败。这种自定义机制能有效抵御未知调整的攻击。
6. 总结
本文系统介绍了Vigenère密码的原理与Java实现，包括：
- 动态移位的核心机制
- 完整的加密/解密代码实现
- 实际案例验证
- 安全性增强方案
建议读者尝试实现文中的字符集扩展或映射顺序调整，亲手体验密码学优化的实践过程。完整代码示例可在GitHub仓库获取。