‘Khoor Zruog！’，Caesar 说。

Source: Dev.to

罗马营地的故事

在罗马营地的寂静中，信使在等待——字母表学会了一个秘密的小步伐。烛光微弱，夜色听起来像皮带的摩擦声、盔甲的放下声，以及千百个安静的思绪试图化作明日的计划。信使手里拿着一块小石板；并非所有信息都适合所有人眼目。有些命令需要跨越距离而不被错误之手理解。这时，字母表便进入了故事。

凯撒密码：历史与原理

事实证明，字母表既容易教会，又难以闲聊。你只需要让它走一定的步数。恰恰是尤利乌斯·凯撒这么做了。我们之所以称之为 Caesar Cipher（凯撒密码），并不是因为他发明了字母位移的概念，而是因为他是最早被记载使用它来保护私人和军事通信的著名人物。

罗马史学家苏埃托尼乌斯描述凯撒通过位移字母来写机密笔记，以至于“没有一个词能够辨认”，并且他甚至解释了规则：用 D 代替 A，随后依此类推。那句 “D 代替 A” 的细节就是一次性透露的全部秘密：位移 3。

A → D
B → E
C → F
…

当你到达字母表的末尾时，会再次回到开头。凯撒据说用这种方式向将军们发送战场指令，并向可信的朋友发送私人信件——这些信息既让拦截者感到烦恼，也更难被随意阅读。

在当时，这种密码比现代耳朵听起来要更有效，原因有两个实际因素：

• 识字率有限。
• 系统化的破译技术尚未成为常规手艺。

频率分析——破解许多简单密码的 “啊哈” 手段——在 9 世纪才由阿尔‑金迪提出。苏埃托尼乌斯还指出，凯撒的继任者奥古斯都使用了更温和的位移 1（B 代替 A，C 代替 B…）。在某些记载中，奥古斯都并未环绕回首；他没有把 Z 变成 A，而是据说把 Z 写成 AA。

将凯撒密码搬到 Python

两千年后，篝火变成了笔记本电脑的屏幕，信使变成了函数调用，而字母表仍然在我们要求时行走。下面是一段简洁的 Python 实现，能够使用凯撒位移对信息进行加密和解密。

def caesar_cipher(text, shift, encrypt=True):
    if not isinstance(shift, int):
        return 'Must be an integer.'
    if shift > 26:
        return 'Must be between 1 and 26.'
    if not encrypt:
        shift = -shift

    abc = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
    abc_shift = abc[shift:] + abc[:shift]
    t = str.maketrans(abc + abc.upper(),
                     abc_shift + abc_shift.upper())
    return text.translate(t)

def encrypt(text, shift):
    return caesar_cipher(text, shift)

def decrypt(text, shift):
    return caesar_cipher(text, shift, encrypt=False)

print(encrypt('Hello World!', 3))   # Output: Khoor Zruog!
print(decrypt('Khoor Zruog!', 3))   # Output: Hello World!

代码工作原理

1. 验证 – 函数确保位移是整数且在 1 到 26 之间。
2. 方向 – 如果 encrypt 为 False，则取相反数，使同一例程变为解密算法。
3. 字母表设置 –

   abc = 'abcdefghijklmnopqrstuvwxyz'
   abc_shift = abc[shift:] + abc[:shift]

   这创建了一个“循环”，当字母越过 Z 时会回到 A。
4. 翻译表 –

   t = str.maketrans(abc + abc.upper(),
                    abc_shift + abc_shift.upper())

   同时处理小写和大写字符。
5. 应用翻译 – text.translate(t) 让每个字符走过位移后的字母表。

辅助函数 encrypt 和 decrypt 只是薄薄的包装，用来设置相应的标志。

参考文献

• https://lexundria.com/suet_jul/56.6/
• https://en.wikipedia.org/wiki/Caesar_cipher