117笔记1. 密码与凯撒密码简介
加密和保密通信在人类历史上已有数千年的历史。在最初的军事和外交领域，人们使用编码符号或字符来替代可见的正确的字母。从简单的字母异位到更高级的密码学算法，加密技术在进步。在这些加密技术中，最基础的就是凯撒密码。
凯撒密码，也称为简单移位密码，是一种最早的密码方案，使用的是字母表中的任意偏移量。一个给定的明文字母会被移动一个固定的偏移量来生成密文。
使用凯撒密码加密，可以将明文的每个字母按照字母表顺序向后移动 N 个位置，这样就可产生与明文不同的密文。实际上，这个就是“移位加密”，其中 N 称作“移位量”。
2. 凯撒密码解密
凯撒密码是最简单的密码之一，非常容易破解。由于所有字母都必须移动相同的偏移量，因此只需得到这个所谓偏移量就可以破解密码。
为了破解凯撒密码，我们需要确定偏移量。如何确定偏移量呢？我们可以基于字母的出现频率，来粗略地猜测可能的偏移量。在英文中，字母 “E” 的出现频率最高，在一般文本中它出现的概率达到12%，因此最有可能的偏移量就是使得你看到的最常见字母向前移动4位。
根据这个想法，我们可以通过逐一试探的方式，尝试每一种偏移量，来尽快发现正确的解密偏移量。
3. 破解凯撒密码的Python实现
下面是最基础的破解凯撒密码的Python代码实现：
```python
def decrypt_caesar(ciphertext, shift):
plaintext = ""
for c in ciphertext:
if 'a' <= c <= 'z':
plaintext += chr((ord(c) - ord('a') - shift) % 26 + ord('a'))
elif 'A' <= c <= 'Z':
plaintext += chr((ord(c) - ord('A') - shift) % 26 + ord('A'))
else:
plaintext += c
return plaintext
```
假设我们知道加密的偏移量是 5，我们可以使用如下代码来解密：
```python
ciphertext = "Bmfy f xywnsl!"
shift = 5
plaintext = decrypt_caesar(ciphertext, shift)
print(plaintext)
```
得到的输出结果，就是 “Stay a while!”。
4. 凯撒密码的局限性和改进
凯撒密码是一种十分基础的加密方式，但其保密性非常有限。它可以被手动破解，而且没有安全性可言。
现代密码学追求更为高效的保密通信。对于凯撒密码，尽管它已经被淘汰了很久，但是它仍然有着重要的地位。因为在学习其加密原理时，我们可以掌握一些最基础的加密知识。这是学习密码学的基石。
在现代密码学中，加密方式更加复杂，如DES、AES等。这些加密方式相对于凯撒密码来说，安全性更高，更难被破解。同时，加密过程也更加自动化和便捷。
5. 结论
凯撒密码作为一种起源最早、应用极为广泛的密码算法，虽然保密性低，安全性差，但其对我们学习密码学的重要作用不可忽视。通过简单的字母移位，我们可以理解加密算法背后的基本思想，提高对密码算法的理解和应用能力。