密码学基础古典密码

古典密码学有两种基本方法，置换密码和替代密码，置换密码指的是，密文和明文的字母是一样的，只是顺序不一样而已，而替代密码指的是，有一张对应的表，将明文中的字符替换成另一个字符。达到生成密文的效果。

替换密码

替换密码有凯撒密码，维吉尼亚密码，佛娜姆密码

置换密码

这里用到列置换密码

凯撒密码就是一个位移，根据给出的秘钥进行位移 下面是一种可能的代码

# 定义一个查询表
def encryption(str, k):
    result = ""
    for i in range(len(str)):
        if str[i].isupper():
            result += chr((ord(str[i]) + k - 65) % 26 + 65)
        else:
            result += chr((ord(str[i]) + k - 97) % 26 + 97)
    return result


def decryption(str, k):
    result = ""
    for i in range(len(str)):
        if str[i].isupper():
            result += chr((ord(str[i]) - k - 65) % 26 + 65)
        else:
            result += chr((ord(str[i]) - k - 97) % 26 + 97)
    return result


if __name__ == '__main__':
    while True:
        choice = input("加密or解密 a 加密 b 解密 c 退出\n")
        if choice == 'a':
            str = input("需要加密的字符串")
            k = int(input("加密密钥"))
            print("加密后的字符串为", encryption(str, k))
        elif choice == 'b':
            str = input("需要姐密的字符串")
            k = int(input("解密密钥"))
            print("解密后的字符串为", decryption(str, k))
        elif choice == 'c':
            break
        else:
            print("输入错误 重试")
            continue

接下来是列变换代码

# 古典密码 置换密码 列置换密码
def substitution_cipher_encryption(plaintext, key):
    # 列的个数
    n = len(key)
    # 行的个数 向上取整
    m = -(-len(plaintext) // n)
    # 然后生成m 行 n 列的矩阵 python是先写列再写行
    matrix = [['' for i in range(n)] for j in range(m)]
    # 明文填入矩阵中 长度不够填充为@
    for i in range(len(plaintext)):
        matrix[i // n][i % n] = plaintext[i]
    for i in range(len(plaintext), m * n):
        matrix[i // n][i % n] = '@'
    # 按照秘钥中字符的相对顺序进行读取矩阵列数 比如说  秘钥是 bagc 那么读取顺序是1032
    key_index = sorted(
        range(n), key=lambda k: key[k]
    )  # 牛逼 我看不懂 我记得当时写哪个题去了 就是 bagc  他们原本位置是0123 排序后是1032 然后在原来对应数组填充1032
    # 按读取顺序按列读取矩阵
    ciphertext = ''
    for i in key_index:
        for j in range(m):
            ciphertext += matrix[j][i]
    return ciphertext


# 解密
def substitution_cipher_decryption(ciphertext, key):
    n = len(key)
    m = -(-len(ciphertext) // n)
    key_index = sorted(range(n), key=lambda k: key[k])
    # 因为我们这里没有去除空格密文一定是m行n列的 所以我们先成矩阵m行n列
    matrix = [['' for i in range(n)] for j in range(m)]
    index = 0
    # 然后按照秘钥的顺序填充矩阵 比如说秘钥是1032  密文是bfcgdhhaee 因为有m行，所以我们每次将m个字符填充 先将bf 填充到矩阵的第一列 cg填充进第0列 以此类推
    for i in key_index:
        for j in range(m):
            matrix[j][i] = ciphertext[index]
            index += 1
    # 然后按照行读取矩阵
    plaintext = ''
    for i in range(m):
        for j in range(n):
            plaintext += matrix[i][j]
    # 去除填充的@
    plaintext = plaintext.replace('@', '')
    return plaintext


if __name__ == '__main__':
    # 1. 置换密码
    # 明文
    # 输入秘钥

    while (True):
        choice = input("请输入你的选择：\n1.加密\n2.解密\n 3.退出\n")
        if choice == '1':
            plaintext = input("请输入明文：")
            key = input("请输入秘钥：")
            # 加密
            ciphertext = substitution_cipher_encryption(plaintext, key)
            print("密文为：", ciphertext)
            continue
        elif choice == '2':
            ciphertext = input("请输入密文：")
            key = input("请输入秘钥：")
            # 解密
            plaintext = substitution_cipher_decryption(ciphertext, key)
            print("明文为：", plaintext)
            continue
        elif choice == '3':
            break
        else:
            print("输入错误，请重新输入")
            continue

列变换就是根据给出的秘钥然后进行读取，解密同理