초간단 시저(카이사르) 암호화

1. 시저 암호화란?

매우 간단한 치환 암호화이다. 암호화 하고자 하는 plain text를 알파벳 순서 기준으로 일정 거리만큼 밀어서 치환하는 알고리즘을 사용한다.

그림을 보면 더 설명할 것이 없을 정도로 쉽다.

 

알파벳은 A B C D ... X Y Z까지 순서를 가진다. 

 

 

2. 초간단 실습

파일의 내용을 줄 단위로 읽어서, 시저암호화를 한 뒤 저장하는 자바 프로그램을 작성하고자 한다.

2-1) 실제 암호/복호화를 하는 기능

CaesarEncryption 클래스는 실제 암호화를 하는 encrypt(), decrypt() 메소드를 작성했다.

public final class CaesarEncryption {
    private final int distance;
    CaesarEncryption(int distance) {
        this.distance = distance;
    }

    public String encrypt(String plain) {
        StringBuilder cipher = new StringBuilder();
        for (Character c : plain.toCharArray()) {
            cipher.append((char) ((int) c + distance));
        }
        return cipher.toString();
    }

    public String decrypt(String cipher) {
        StringBuilder plain = new StringBuilder();
        for (Character c : cipher.toCharArray()) {
            plain.append((char) ((int) c - distance));
        }
        return plain.toString();
    }
}

• 생성자로 이 CaesarEncryption를 이용해 암호화를 할 때, 알파벳 몇 칸을 미룰 것인지 설정할 수 있도록 했다. 해당 값은 "distance"라는 변수에 저장하도록 했는데, 필드와 클래스 자체를 final로 두어 외부에서 값의 접근이나 수정을 불가하게 만들었다.
• encrypt()와 decrypt()는 모두 StringBuilder을 이용했다.
• encrypt()에서는 암호화하고자 하는 문자열을 받아 아스키 코드 단위로 distance 거리만큼 "밀었다". decrypt()는 같은 과정을 정확히 반대로 진행했다.
• Character 클래스 타입을 int로 형변환하면 아스키 코드로 변환됨을 이용했다. 따라서 이 메소드는 알파벳 범위 안의 완전한 카이사르 암호화를 구현했다기보단, 아스키 코드 기준의 치환 암호화를 했다고 보는 것이 더 맞겠다.

 

2-2) 파일의 내용을 읽고 쓰는 기능

내부 구성으로 CaesarEncryption 클래스 객체를 두고 있다. IO를 위해 BufferedReader / BufferedWriter를 사용했다.

public class CaesarFile {
    private CaesarEncryption caesarEncryption;
    CaesarFile(CaesarEncryption caesarEncryption) {
        this.caesarEncryption = caesarEncryption;
    }

    void encrypt(String in, String out) {
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(in));
             BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter(out))) {
            String line = "";
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                writer.write(caesarEncryption.encrypt(line));
                writer.newLine();
            }
        }  catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    void decrypt(String in, String out) {
        try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new FileReader(in));
             BufferedWriter writer = new BufferedWriter(new FileWriter(out))) {
            String line = "";
            while ((line = reader.readLine()) != null) {
                writer.write(caesarEncryption.decrypt(line));
                writer.newLine();
            }
        }  catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

• encrypt() : 암호화할 파일의 이름, 암호화해서 저장할 파일의 이름을 각각 인자로 받는다. readLine() 메소드를 통해 줄 단위로 파일 내용을 읽고, 해당 line 문자열을 그대로 CaesarEncryption.encrypt()에 보낸 결과를 저장했다.
• decrypt() : 암호화된 파일의 이름, 복호화해서 저장할 파일의 이름을 각각 인자로 받는다. encrypt()와 정확히 같은 과정이지만 호출하는 메소드가 CaesarEncryption.decrypt()라는 차이가 있다.

 

2-3) 실행해보기

클라이언트 main() 메소드를 작성했다.

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        CaesarEncryption caesarEncryption = new CaesarEncryption(3);
        CaesarFile caesarFile = new CaesarFile(caesarEncryption);

        caesarFile.encrypt("hello.txt","encrypt.txt");
        caesarFile.decrypt("encrypt.txt","decrypt.txt");
    }
}

1. 카이사르 암호화에 사용할 distance는 3이다. 아스키 코드 기준으로 3 거리만큼 떨어진 문자로 치환 암호화를 할 것이다.
2. 인풋 파일 이름은 "hello.txt"이다. 암호화 결과는 "encrypt.txt"에 저장된다.
3. 암호화된 파일 "encrypt.txt"를 복호화해서 "decrypt.txt"에 다시 저장할 것이다.

그렇게 되면 "hello.txt"와 "decrypt.txt"에 저장된 파일 내용은 같아야 할 것이다! 실행해보자.

 

 

 

hello.txt : 

안녕! 내 이름은 부추야.
나이는.. 비밀이야. 20대라는 것만 알려줄게.
지금 시저 ? 카이사르 ? 어떻게 읽어야할지 모르겠는데, 아무튼 그걸 이용해서 암호화하는 자바 코드를 작성했어.
그 실습을 위한 input 파일이야!
이 내용들은 암호화되어 저장될거야.
한 번 확인해보자! ^^

 

encrypt.txt : 

앋녘$#낷#읷릇읃#붃춗앿1
낛읷늗11#빇밃읷앿1#53댃띿늗#겆맏#앏렧줇겏1
짃긋#싟젃#B#칷읷삯륷#B#얷떾겏#잀얷앿핣짃#몫륷겣늗덳/#앇묷튿#귻걻#읷욬핷섟#앗혻홗핛늗#잓밗#콗듟륿#잔섴햋얷1
귻#싧슸읇#윇핟#lqsxw#팏읿읷앿$
읷#낷욬듧읃#앗혻홗됛얷#젃잨됣걳앿1
핟#벋#환읻핷볷잓$#aa

 

decrypt.txt:

안녕! 내 이름은 부추야.
나이는.. 비밀이야. 20대라는 것만 알려줄게.
지금 시저 ? 카이사르 ? 어떻게 읽어야할지 모르겠는데, 아무튼 그걸 이용해서 암호화하는 자바 코드를 작성했어.
그 실습을 위한 input 파일이야!
이 내용들은 암호화되어 저장될거야.
한 번 확인해보자! ^^

 

 

실행은 잘 된 듯 하지만, distance 값이 3으로 짧은 탓 + 자모자 방식을 택하는 한글을 아스키코드로 할당했을 때 가까운 거리의 글자는 많이 닮아있다는 탓 덕분에 encrypt 파일을 봐도 원본 내용이 쉽게 노출되는듯 ^ㅆ^;;

 

 

 

REFERENCE

https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%B9%B4%EC%9D%B4%EC%82%AC%EB%A5%B4_%EC%95%94%ED%98%B8