简单加密算法

凯撒密码（Caesar Cipher）

安全性：极低

将明文中的每一个字母在字母表中向后（或向前）移动固定数量的位置。

如果将字母 $A-Z$ 对应为数字 $0-25$，那么加密和解密的逻辑可以用模运算（Modulo）表示：

• 加密：$E_n(x) = (x + n) \mod 26$
• 解密：$D_n(x) = (x - n) \mod 26$

其中 $x$ 是明文字母的编号，$n$ 是位移的偏移量。

使用场景：编程入门题目

ROT13（Rotate by 13 places）

安全性：极低

简单的位移密码，为凯撒密码的一个特殊变体。加密与解密使用相同的逻辑，具有对称性。

ROT13 的规则非常直观：将英文字母表中的每个字母向后移动 13 位。

• 前半部分字母 (A-M)：向后移动 13 位，变为后半部分的对应字母（如 $A \to N$, $B \to O$）。
• 后半部分字母 (N-Z)：向后移动 13 位，绕回字母表开头（如 $N \to A$, $O \to B$）。

使用场景：编程入门题目

复杂加密算法

异或运算（XOR）

安全性：中

根据一个数字（原文）在通过两次与同一数字（密钥）进行异或运算后，依然能得到原来的数字的特性，以及计算机对所有数据都以二进制的方式进行存储的原理，诞生的加密方式。因其为硬件层级的位运算，速度极快，效率极高。且加解密可以使用相同的逻辑，XOR 是现代高级加密算法（如 AES 和 DES）的核心组件。

如果只是简单地用一个短密钥（如 12345）重复对一段长文本进行 XOR 加密，其安全性甚至不如凯撒密码：

• 已知明文攻击：由于 $A \oplus B = C$ 推导出 $A \oplus C = B$。如果你知道一小段明文（比如文件的开头通常是固定的格式）及其对应的密文，你就能瞬间算出密钥。
• 重复密钥攻击：如果你用同一个密钥加密了两段不同的明文（$C1 = P1 \oplus K$，$C2 = P2 \oplus K$），那么将两个密文进行 XOR 运算：$C1 \oplus C2 = P1 \oplus P2$。这会完全抵消掉密钥，暴露明文之间的统计特征，通过词频分析即可破解。
• 模式暴露：简单的 XOR 无法打乱数据的统计特征。如果加密图片，图片的轮廓往往在密图中依然清晰可见。

使用场景：部分小型游戏的简单加密

AES（Advanced Encryption Standard）

安全性：高

最常见的对称加密算法，加密和解密使用相同的密钥，为分组密码，分组长度只能是128位，密钥的长度可使用128位、192位或256位，可进行多轮加密，加密轮数一般随密钥长度递增，安全性也会随之上升。

AES加密会将明文和密文转化为矩阵进行运算。通过字节代换（查表操作）、行移位（逐行移位）、列混合（矩阵运算）、轮密钥加（逐位异或），并重复多轮进行加密。同理，使用逆操作进行解密。

使用场景：微信、微信小程序

DES（Data Encryption Standard）

略