python實(shí)現(xiàn)維吉尼亞算法
本文實(shí)例為大家分享了python實(shí)現(xiàn)維吉尼亞算法的具體代碼,供大家參考,具體內(nèi)容如下
1 Virginia加密算法、解密算法
Vigenenre密碼是最著名的多表代換密碼,是法國(guó)著名密碼學(xué)家Vigenenre發(fā)明的。Vigenenre密碼使用一個(gè)詞組作為密鑰,密鑰中每一個(gè)字母用來(lái)確定一個(gè)代換表,每一個(gè)密鑰字母被用來(lái)加密一個(gè)明文字母,第一個(gè)密鑰字母加密第一個(gè)明文字母,第二個(gè)密鑰字母加密第二個(gè)明文字母,等所有密鑰字母使用完后,密鑰再次循環(huán)使用,于是加解密前需先將明密文按照密鑰長(zhǎng)度進(jìn)行分組。
密碼算法可表示如下:。
設(shè)明文串為:
M=m1m2…mn,mi∈charset, n是明文長(zhǎng)度
秘鑰為:
K=k1k2…kd,ki∈charset, d是秘鑰長(zhǎng)度
密文為:
C=c1c2…cn,ci∈charset, n是密文長(zhǎng)度
加密算法:
cj+td=(mj+td+kj ) mod 26
j=1…d, t=0…ceiling(n/d)-1
其中ceiling(x)函數(shù)表示不小于x最小整數(shù)
解密算法:
mj+td=(cj+td -kj ) mod 26
j=1…d, t=0…ceiling(n/d)-1
其中ceiling(x)函數(shù)表示不小于x最小整數(shù)
加解密代碼如下
def VigenereEncrypto(message, key):
msLen = len(message)
keyLen = len(key)
message = message.upper()
key = key.upper()
raw = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"# 明文空間
# 定義加密后的字符串
ciphertext = ""
# 開(kāi)始加密
for i in range(0, msLen):
# 輪詢key的字符
j = i % keyLen
# 判斷字符是否為英文字符,不是則直接向后面追加且繼續(xù)
if message[i] not in raw:
ciphertext += message[i]
continue
encodechr = chr((ord(message[i]) - ord("A") + ord(key[j]) - ord("A")) % 26 + ord("A"))
# 追加字符
ciphertext += encodechr
# 返回加密后的字符串
return ciphertext
if __name__ == "__main__":
message = "Hello, World!"
key = "key"
text = VigenereEncrypto(message, key)
print(text)
def VigenereDecrypto(ciphertext, key):
msLen = len(ciphertext)
keyLen = len(key)
key = key.upper()
raw = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"# 密文空間
plaintext = ""
for i in range(0, msLen):# 開(kāi)始解密
# 輪詢key的字符
j = i % keyLen
# 判斷字符是否為英文字符,不是則直接向后面追加且繼續(xù)
if ciphertext[i] not in raw:
plaintext += ciphertext[i]
continue
decodechr = chr((ord(ciphertext[i]) - ord("A") - ord(key[j]) - ord("A")) % 26 + ord("A"))
# 追加字符
plaintext += decodechr
# 返回加密后的字符串
return plaintext
if __name__=="__main__":
ciphertext = "RIJVS, AMBPB!"
key = "key"
text = VigenereDecrypto(ciphertext, key)
print(text)
import VigenereDecrypto
import VigenereEncrypto
def main():
info = '''==========********=========='''# 開(kāi)始加密
print(info, "\n------維吉尼亞加密算法------")
print(info)
# 讀取測(cè)試文本文檔
message = open("test.txt","r+").read()
print("讀取測(cè)試文本文檔:test.txt")
print("開(kāi)始加密!")
# 輸入key
key = input("請(qǐng)輸入密鑰:")
# 進(jìn)入加密算法
CipherText = VigenereEncrypto.VigenereEncrypto(message, key)
# 寫入密文文本文檔
C = open("CipherText.txt", "w+")
C.write(CipherText)
C.close()
print("加密后得到的密文是: \n" + CipherText)
# 開(kāi)始解密
print(info, "\n------維吉尼亞解密算法------")
print(info)
# 讀取加密文本文檔
print("讀取密文文本文檔:CipherText.txt")
Ciphertext = open("CipherText.txt", "r+").read()
# 進(jìn)入解密算法
print("開(kāi)始解密!")
Plaintext = VigenereDecrypto.VigenereDecrypto(Ciphertext, key)
P = open("PlainText.txt", "w+")
# 寫入解密文本文檔
P.write(Plaintext)
P.close()
print("解密后得到的明文是 : \n" + Plaintext)
if __name__=="__main__":
main()
2重合指數(shù)法
2.1重合指數(shù)
設(shè)x=X1X2...Xn是一個(gè)含有n個(gè)字符的字符串,x的重合指數(shù)記為Ic(x),定義為x中兩個(gè)隨機(jī)元素相同的概率。
設(shè)y是一個(gè)長(zhǎng)度為n密文,即y=y1y2...ym,其中y是密文字母,同樣來(lái)求從中抽到兩個(gè)相同字母的概率是多少。為此,設(shè)NA為字母A在這份密文中的頻數(shù),設(shè)Nb為字母B在這份密文中的頻數(shù),依此類推
從n個(gè)密文字母中抽取兩個(gè)字母的方式有𝐶_𝑛^2=n(n-1)/2,而其中NA個(gè)A組成一對(duì)A的方式有CNA2= NA(NA-1)/2,于是從y中抽到兩個(gè)字母都為A的概率為[NA(NA -1)]/[n(n-1)],..因此,從y中抽到兩個(gè)相同字母的概率為 (∑▒〖𝑁𝑖(𝑁𝑖−1)〗)/(𝑛(𝑛−1))
這個(gè)數(shù)據(jù)稱為這份密文的重合指數(shù),記為IC(Y)
2.2重合指數(shù)法原理
26個(gè)英文字母出現(xiàn)頻率表 重合指數(shù)公式

(1)根據(jù)頻率表,我們可以計(jì)算出英語(yǔ)文本的重合指數(shù)為0.065。
(2)利用重合指數(shù)推測(cè)密鑰長(zhǎng)度的原理在于,對(duì)于一個(gè)由凱撒密碼加密的序列,由于所有字母的位移程度相同,所以密文的重合指數(shù)應(yīng)等于原文語(yǔ)言的重合指數(shù)。
(3)假設(shè)y=y1 y2...yn是由 Vigenere 密碼得到的長(zhǎng)度為n的密文。將y按列排成一個(gè)m*(n/ m)的矩形陣列,各行分別記為y1,y2...ym.如果m確實(shí)是密鑰字的長(zhǎng)度,則yi中的各個(gè)密文字母都是由同一個(gè)密鑰的移位加密方式得到的。矩陣的每一行對(duì)應(yīng)于子串yi,1≤i≤m。
(4)另一方面,如果m不是密鑰字的長(zhǎng)度,則 yi中的各個(gè)密文字母將是由不同密鑰以移位加密方式得到的, yi 中的各個(gè)密文字母看起來(lái)更隨機(jī)一些。對(duì)于一個(gè)隨機(jī)的英文字母串,其重合指數(shù)為0.038。
(5)因?yàn)?.065和0.038相差較遠(yuǎn),所以我們一般能夠確定密鑰字的長(zhǎng)度,或者說(shuō)我們能夠確定由 Kasiski 測(cè)試法得到的密鑰字的長(zhǎng)度的正確性。
3擬重合指數(shù)測(cè)試法
擬重合指數(shù)測(cè)試法:首先子密文段重各個(gè)字母的頻率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(記為fi, i∈a – z),查看字母頻率分布統(tǒng)計(jì)概率(記pi),計(jì)算子密文段長(zhǎng)度為n,使用公式:

計(jì)算出M0,然后對(duì)子密文段移位25次,同樣按照上述方法求出M1 — M25的值
根據(jù)重合指數(shù)的定義知:一個(gè)有意義的英文文本,M ≈0.065,所以利用這個(gè)規(guī)律,就可以確定秘鑰中的每一個(gè)字母
代碼實(shí)現(xiàn)
def main():
fo=open("cipher.txt","r")
s=fo.read()
s=str(s)
fo.close()
ic=0
max_num=len(s)//26
# while ic<0.06:
#def fenzu():
#分組
aves=[0]*max_num
for i in range(1,max_num):
count = 0
zicuan=[]
for t in range (i):
fz=s[t:len(s):i]
zicuan+=[fz]
count+=1
#print(count,'韓庚韓庚韓庚',zicuan)
for js in range (i):
zicuan[js]=zicuan[js].upper()
ics=[0]*count
#統(tǒng)計(jì)每個(gè)分組的IC值
for r in range(count):
ics[r]=tongjicisu(zicuan[r])
ave =sum(ics)/count
print('第{}次分片的IC值是{}'.format(i,ave))
aves[i-1]=ave
#找到最可能的密鑰分組
key_index=1
max = 1
for i in range(max_num):
max1=abs(aves[i]-0.065)
if max1<max:
max=max1
key_index=i+1
print('key_length',key_index)
key = [None]*key_index
#得到密鑰長(zhǎng)度后從新按密鑰長(zhǎng)度分片計(jì)算
zicuan2 = []
for t in range(key_index):
fz = s[t:len(s):key_index]
zicuan2 += [fz]
for i in range(key_index):
key[i]=decode(zicuan2[i])
print(key)
di = {}.fromkeys(key)
key=di.keys()
keys=""
for i in key:
keys+=i
print(keys,"密鑰")
mc = VigenereDecrypto(s,keys)
print(mc,'ecewew')
# 統(tǒng)計(jì)次數(shù)IC值
def tongjicisu(s):
tongjicisu = [0] * 26
zff = ""
ic=-0
for t in s:
if 65 <= ord(t) <= 90:
zff += t
for cisu in zff:
tongjicisu[ord(cisu) - 65] += 1
for i in range (len(tongjicisu)):
xic=tongjicisu[i]*(tongjicisu[i]-1)/len(zff)/(len(zff)-1)
ic+=xic
return ic
def decode(s):
nicos=[0]*26
for i in range(26):
nicos[i]=tongjinichonghe(i,s)
list1=sorted(nicos)
num = nicos.index(list1[-1])
ch = chr(num+65)
#print(ch)
return ch
#計(jì)算擬重合指數(shù)
def tongjinichonghe(key,s):
sniic=0
p = [0.08167, 0.01492, 0.02782, 0.04253, 0.12702, 0.02228, 0.02015, 0.06094, 0.06966, 0.00153, 0.00772, 0.04025,
0.02406, 0.06749, 0.07507, 0.01929, 0.00095, 0.05987, 0.06327, 0.09056, 0.02758, 0.00978, 0.02360, 0.00150,
0.01974, 0.00074]
tongjinichonghe = [0] * 26
zff = ""
#ic=-0
#轉(zhuǎn)換為只有大寫字母的字符串
for t in s:
if 65 <= ord(t) <= 90:
zff += t
#統(tǒng)計(jì)每個(gè)字母出現(xiàn)的次數(shù)
for cisu in zff:
tongjinichonghe[ord(cisu) - 65] += 1
#求出每個(gè)凱撒加密的解密,根據(jù)擬重合指數(shù)找到正確的密鑰
list0=tongjinichonghe
list1=[0]*26
for i in range (26):
list1[i]=list0[(i+key)%26]
tongjinichonghe=list1
for i in range (len(tongjinichonghe)):
niic=tongjinichonghe[i]/len(tongjinichonghe)*p[i]
sniic+=niic
return sniic
def VigenereDecrypto(ciphertext, key):
msLen = len(ciphertext)
keyLen = len(key)
key = key.upper()
raw = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"# 密文空間
plaintext = ""
for i in range(0, msLen):# 開(kāi)始解密
# 輪詢key的字符
j = i % keyLen
# 判斷字符是否為英文字符,不是則直接向后面追加且繼續(xù)
if ciphertext[i] not in raw:
plaintext += ciphertext[i]
continue
decodechr = chr((ord(ciphertext[i]) - ord("A") - ord(key[j]) - ord("A")) % 26 + ord("A"))
# 追加字符
plaintext += decodechr
# 返回加密后的字符串
return plaintext
if __name__ == '__main__':
main()
以上就是本文的全部?jī)?nèi)容,希望對(duì)大家的學(xué)習(xí)有所幫助,也希望大家多多支持腳本之家。
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