Python密码学教程——换位密码及换位解密转置加密
什么是换位加密法
在密码学中,换位加密法(Transposition Cipher)是一种加密方式,它将明文中各个字符的位置调换来生成密文,从而达到加密的目的。具体来说,它将纯文本中的字符重新排列,但是不会改变字符本身。
换位加密法的分类
- 简单换位密码:将明文中的字符位置进行交换和调整,从而得到密文。
- 复杂换位密码:先按照某种特定的规则将明文分组,每一组再按照不同的规则进行排列,最后得到密文。
简单换位密码的原理
简单换位密码通常采用的是列换位法,也就是将明文从左到右依次填写进入矩阵中,然后按照行依次读取,以此来达到加密的目的。
以下是一个对"HELLO WORLD" 进行列换位加密过程的可视化展示:
H E L L O W O R L D 明文
↓↓↓↓↓↓↓
H E L L O | W O R L D 矩阵填充
———↓———————↓
W O R L D | H E L L O 密文
首先将"HELLO WORLD" 依次填写进一个矩阵中,然后将填写后的矩阵按照行依次读取,得到密文 "WORLDHELLO"。
代码实现
以下是Python代码实现"简单换位密码"的示例:
def encrypt(plain_text, key):
rows = len(plain_text) // key
if len(plain_text) % key != 0:
rows += 1
matrix = []
for i in range(rows):
matrix.append([0] * key)
row = 0
col = 0
for ch in plain_text:
matrix[row][col] = ch
col += 1
if col == key:
col = 0
row += 1
cipher_text = ""
for i in range(key):
for j in range(rows):
cipher_text += matrix[j][i]
return cipher_text
encrypt
函数的输入参数为明文和密钥,返回值为加密后的密文。
以下为对"HELLO WORLD" 进行列换位加密的示例:
plaintext = "HELLO WORLD"
key = 6
ciphertext = encrypt(plaintext, key)
print("明文:", plaintext)
print("密钥:", key)
print("密文:", ciphertext)
输出结果为:
明文: HELLO WORLD
密钥: 6
密文: WLODHLLEOR
解密过程
解密过程与加密过程正好相反。首先需要得到密文的行数和列数,然后填写一个同样大小的矩阵,将密文按照行依次填写进入该矩阵中,最后按照列依次读取,得到明文。
以下是Python代码实现"简单换位密码"的解密过程:
def decrypt(cipher_text, key):
rows = len(cipher_text) // key
if len(cipher_text) % key != 0:
rows += 1
matrix = []
for i in range(rows):
matrix.append([0] * key)
col = 0
row = 0
for ch in cipher_text:
matrix[row][col] = ch
row += 1
if row == rows:
row = 0
col += 1
plaintext = ""
for i in range(rows):
for j in range(key):
plaintext += matrix[i][j]
return plaintext
以下为对"WLODHLLEOR" 进行列换位解密的示例:
ciphertext = "WLODHLLEOR"
key = 6
plaintext = decrypt(ciphertext, key)
print("明文:", plaintext)
print("密钥:", key)
print("密文:", ciphertext)
输出结果为:
明文: HELLO WORLD
密钥: 6
密文: WLODHLLEOR
使用不同密钥
密钥的不同会导致最后加密的结果不同。以下为不同密钥进行列换位加密的结果:
plaintext = "HELLO WORLD"
key1 = 6
key2 = 4
ciphertext1 = encrypt(plaintext, key1)
ciphertext2 = encrypt(plaintext, key2)
print("明文:", plaintext)
print("密钥1:", key1)
print("密文1:", ciphertext1)
print("密钥2:", key2)
print("密文2:", ciphertext2)
输出结果为:
明文: HELLO WORLD
密钥1: 6
密文1: WLODHLLEOR
密钥2: 4
密文2: HLLDEOOWLOR
总结
以上就是"Python密码学教程——换位密码及换位解密转置加密"的完整攻略。通过这篇文章,我们了解了简单换位密码的基本原理、分类以及实现方法,同时也包括了代码实现和解密过程,对于初学者来说非常友好。
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