古典密码体制的统计分析—— Vigenere密码
1. 创建资源
开始实验之前，您需要先创建实验相关资源。
在实验室页面，单击创建资源。
（可选）在实验室页面左侧导航栏中，单击云产品资源列表，可查看本次实验资源相关信息（例如IP地址、子用户信息等）。
说明：资源创建过程需要3～5分钟（视资源不同开通时间有所差异，ACK等资源开通时间较长）。完成实验资源的创建后，您可以在云产品资源列表查看已创建的资源信息，例如：子用户名称、子用户密码、AK ID、AK Secret、资源中的项目名称等。
实验环境一旦开始创建则进入计时阶段，建议学员先基本了解实验具体的步骤、目的，真正开始做实验时再进行创建。
资源创建成功，可在左侧的资源卡片中查看相关资源信息以及RAM子账号信息
2. 背景知识
背景知识
Vigenere 密码是提高单字母表密码安全性的思路之一。
加密
以 FUDAN 为关键词，明文为 THEBASICOFCRYPTOGRAPHY (The Basic of Cryptography)，举例说明 Vigenere 密码的加密过程：
构建密钥
密钥与明文等长，循环重复关键词。
明文：THEBASICOFCRYPTOGRAPHY
密钥：FUDANFUDANFUDANFUDANFU
对照字母表编写密文
根据密钥字母，在字母表中找到对应行;
根据明文字母，在字母表中找到对应列;
由已知明文 T 和密钥 F 得出密文 Y
解密
解密过程与加密过程相反。
算法实现
若用 0-25 的整数与 A-Z 的 26 个字母一一对应，P 为明文，C 为密文，K 为密钥，那么可以将加密算法和解密算法写成：
例如已知明文 T，密钥 F，如果 T 为19，F 为5，密文即为 (19+5) mod 26 = 24，对应字母为 Y，所以密文为 Y。（提示：可以借助ASCII码在数字和字母之间转换，也可以发挥自己的想法用字典、列表或数组存储相关关系）
参考资料
3. 实验内容
实验内容
给定密钥，用 C/C++/Python 实现 Vigenere 密码的加密和解密算法；（提供测试用例帮助同学们检测代码的准确性，原则上使用的编程语言不限，要求工作量相近）
加密测试用例（明文为THEBASICOFCRYPTOGRAPHY，密钥为SECURITY）
输入：THEBASICOFCRYPTOGRAPHY SECURITY
输出：LLGVRABAGJELPXMMYVCJYG
解密测试用例（密文为YBHBNXCFOSHLBPGTAUACMS，密钥为FUDAN）
输入：YBHBNXCFOSHLBPGTAUACMS FUDAN
输出：THEBASICOFCRYPTOGRAPHY
解密文档 lab1-1_input.txt （提示：密钥为 CRYPTOGRAPHY），输出的结果保存在lab1-1_output.txt 中，并将其中包含的信息写入报告的实验结果中。请同学们自行创建文件并将其中包含的信息写入报告的实验结果中
4. 拓展实验
拓展实验
分别实现使用 Kasiski 测试 和 Friedman 测试破解密码长度的算法。
有兴趣的同学可以完成，非强制性要求，且不计分。
破解 Vigenere 密码
破译 Vigenere 密码虽然不能直接使用频率分析，但由于密钥循环反复，当得知密钥长度时，可利用类似于 Caesar 密码的方法破解。 密钥长度的破解可通过以下两种方法: Kasiski 测试 & Friedman 测试。
Kasiski 测试
原理是常用单词或高频出现的单词片段，可能被同样的密钥字母进行加密。当密文足够长时，包含该信息更多，更有可能推断出密钥长度。例如:
密钥: ABCDABCDABCDABCDABCDABCDABCD
明文: CRYPTOISSHORTFORCRYPTOGRAPHY
密文: CSASTPKVSIQUTGQUCSASTPIUAQJB
相隔 16 个字符出现相同字符片段，密钥有可能是 16 的约数(16，8，4，2)。当密文长度足够长时，还能找到其他的重复片段，取其公约数，即可确定密钥长度。
Friedman 测试
定义重合指数来描述字母在频率分布上的不匀性，从而破译密码。
其中，𝑐是指字母表的长度(英语中为 26)，𝑁指密文文本的长度，𝑛1到𝑛𝑐到是指密文的字母频数， 为整数。得到重合指数 IC 后，可用以下公式估计密钥长度:
其中，𝐿是密钥长度，𝑘𝑝为目标语言中两个任意字母相同的概率(在英文中𝑘𝑝约为 0.655)，
𝑘𝑟 为字母表中出现相同字母的概率(在英文字母表中，𝑘𝑟 =1/26=0.0385)
已知密钥长度后，可按照密钥长度重新改写密文，对于被密钥中同一个位置加密的密文，即可单独做类似于 Caesar 密码的字母频率分析破译，从而推断出密钥中的每个字母。
实验链接：https://developer.aliyun.com/adc/scenario/ac09c818ce5a4d7794378c02904a531e
