维吉尼亚算法python编程实现

2024-05-24 11:54| 来源: 网络整理| 查看: 265

1 Virginia加密算法、解密算法

Vigenenre密码是最著名的多表代换密码，是法国著名密码学家Vigenenre发明的。Vigenenre密码使用一个词组作为密钥，密钥中每一个字母用来确定一个代换表，每一个密钥字母被用来加密一个明文字母，第一个密钥字母加密第一个明文字母，第二个密钥字母加密第二个明文字母，等所有密钥字母使用完后，密钥再次循环使用，于是加解密前需先将明密文按照密钥长度进行分组。

密码算法可表示如下：。

设明文串为：

M=m1m2…mn，mi∈charset, n是明文长度

秘钥为：

K=k1k2…kd，ki∈charset, d是秘钥长度

密文为：

C=c1c2…cn，ci∈charset, n是密文长度

加密算法:

cj+td=(mj+td+kj ) mod 26

j=1…d, t=0…ceiling(n/d)-1

其中ceiling(x)函数表示不小于x最小整数

解密算法：

mj+td=(cj+td -kj ) mod 26

j=1…d, t=0…ceiling(n/d)-1

其中ceiling(x)函数表示不小于x最小整数

加解密代码如下

def VigenereEncrypto(message, key): msLen = len(message) keyLen = len(key) message = message.upper() key = key.upper() raw = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"# 明文空间 # 定义加密后的字符串 ciphertext = "" # 开始加密 for i in range(0, msLen): # 轮询key的字符 j = i % keyLen # 判断字符是否为英文字符，不是则直接向后面追加且继续 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"# 密文空间 plaintext = "" for i in range(0, msLen):# 开始解密 # 轮询key的字符 j = i % keyLen # 判断字符是否为英文字符，不是则直接向后面追加且继续 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 = '''==========********=========='''# 开始加密 print(info, "\n------维吉尼亚加密算法------") print(info) # 读取测试文本文档 message = open("test.txt","r+").read() print("读取测试文本文档:test.txt") print("开始加密！") # 输入key key = input("请输入密钥：") # 进入加密算法 CipherText = VigenereEncrypto.VigenereEncrypto(message, key) # 写入密文文本文档 C = open("CipherText.txt", "w+") C.write(CipherText) C.close() print("加密后得到的密文是: \n" + CipherText) # 开始解密 print(info, "\n------维吉尼亚解密算法------") print(info) # 读取加密文本文档 print("读取密文文本文档：CipherText.txt") Ciphertext = open("CipherText.txt", "r+").read() # 进入解密算法 print("开始解密！") Plaintext = VigenereDecrypto.VigenereDecrypto(Ciphertext, key) P = open("PlainText.txt", "w+") # 写入解密文本文档 P.write(Plaintext) P.close() print("解密后得到的明文是 : \n" + Plaintext) if __name__=="__main__": main()

2重合指数法

2.1重合指数

设x=X1X2...Xn是一个含有n个字符的字符串，x的重合指数记为Ic(x),定义为x中两个随机元素相同的概率。

设y是一个长度为n密文，即y=y1y2...ym,其中y是密文字母,同样来求从中抽到两个相同字母的概率是多少。为此,设NA为字母A在这份密文中的频数,设Nb为字母B在这份密文中的频数,依此类推

从n个密文字母中抽取两个字母的方式有?_?^2=n(n-1)/2,而其中NA个A组成一对A的方式有CNA2= NA(NA-1)/2，于是从y中抽到两个字母都为A的概率为[NA(NA -1)]/[n(n-1)]，..因此,从y中抽到两个相同字母的概率为 (∑▒〖??(??−1)〗)/(?(?−1))

这个数据称为这份密文的重合指数，记为IC(Y)

2.2重合指数法原理

26个英文字母出现频率表重合指数公式

如果 x 是有意义的英语文本串，a, b, …, z在上表中的“出现概率”分别为p0, p1, …, p25，那么其重合指数为

（1）根据频率表，我们可以计算出英语文本的重合指数为0.065。

（2）利用重合指数推测密钥长度的原理在于，对于一个由凯撒密码加密的序列，由于所有字母的位移程度相同，所以密文的重合指数应等于原文语言的重合指数。

（3）假设y=y1 y2...yn是由 Vigenere 密码得到的长度为n的密文。将y按列排成一个m*(n/ m)的矩形阵列，各行分别记为y1，y2...ym.如果m确实是密钥字的长度，则yi中的各个密文字母都是由同一个密钥的移位加密方式得到的。矩阵的每一行对应于子串yi，1≤i≤m。

（4）另一方面，如果m不是密钥字的长度，则 yi中的各个密文字母将是由不同密钥以移位加密方式得到的， yi 中的各个密文字母看起来更随机一些。对于一个随机的英文字母串，其重合指数为0.038。

（5）因为0.065和0.038相差较远，所以我们一般能够确定密钥字的长度，或者说我们能够确定由 Kasiski 测试法得到的密钥字的长度的正确性。

3拟重合指数测试法

拟重合指数测试法：首先子密文段重各个字母的频率进行统计（记为fi, i∈a – z），查看字母频率分布统计概率(记pi)，计算子密文段长度为n，使用公式：

i=025pi*fi/n

计算出M0，然后对子密文段移位25次，同样按照上述方法求出M1 — M25的值

根据重合指数的定义知：一个有意义的英文文本，M ≈0.065，所以利用这个规律，就可以确定秘钥中的每一个字母

代码实现

def main(): fo=open("cipher.txt","r") s=fo.read() s=str(s) fo.close() ic=0 max_num=len(s)//26 # while ic

【本文地址】

公司简介

联系我们