python密码学换位密码及换位解密转置加密教程

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。