初识密码学
密码学初识
首先要区分的是编码法和加密法，虽然两者都是用来加密信息的方法，但是他们是以完全不同的方式进行的。编码法就是用字、短语或数字来代替明文。例如，“bomb”可能在消息中以数字“1508”的形式出现，从码文还原明文不存在算法或秘钥。生成码文或还原码文需要一本编码簿，它列出了所有数字（或代替字符）和与之相应的明文字、短语或字母。加密法则是使用算法或秘钥来加密信息。
一 替换加密法
先来介绍一下最简单的替换加密法：凯撒加密法
凯撒使用的秘钥是移动3位。首先按顺序写下26个字母：ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ。凯撒加密法将把明文中的每个字母用其右边的第4个字母替换，也就是说，“a”将被“d”替换，“b”将被“e”替换，以此类推。对于后面的字母，比如说字母“x”将被“a”替换，“z”将被“c”替换。CAP软件可以实现此类加密，当然也可以编程实现。
这里我用python实现，1-26位的偏移，不处理除字母之外的其它字符。
加密：
#-*-coding:utf-8-*-
print "请输入明文："
cle = raw_input()
cip = []
for i in range(1,27):
for j in cle:
if j >= 'a' and j <= 'z':
cip.append(chr((ord(j) - 97 + i) % 26 + 97))
elif j >= 'A' and j<= 'Z':
cip.append(chr((ord(j) - 65 + i) % 26 + 65))
else:
cip.append(j)
print '偏移%d位的结果' % i +":" +"%s" % ''.join(cip)
cip = []运行示例：
解密：
#-*-coding:utf-8-*-
print "请输入密文："
cip = raw_input()
cle = []
for i in range(1,27):
for j in cip:
if j >= 'a' and j <= 'z':
cle.append(chr((ord(j) - 97 + (26 - i)) % 26 + 97))
elif j >= 'A' and j<= 'Z':
cle.append(chr((ord(j) - 65 + (26 - i)) % 26 + 65))
else:
cle.append(j)
print '偏移%d位的结果' % i +":" +"%s" % ''.join(cle)
cle = []运行示例：
还有一种替换加密叫做ROT-13，ROT-13也是过去在古罗马开发的凯撒加密的一种变体。ROT-13是它自己本身的逆反，也就是说，要还原ROT-13，套用加密同样的算法即可得。
具体代码如下：
#-*-coding:utf-8-*-
print "请输入密文："
cip = raw_input()
cle = []
for j in cip:
if j >= 'a' and j <= 'z':
cle.append(chr((ord(j) - 97 + 13) % 26 + 97))
elif j >= 'A' and j<= 'Z':
cle.append(chr((ord(j) - 65 + 13) % 26 + 65))
else:
cle.append(j)
print '解密结果：' + "%s" % ''.join(cle)
二 关键词加密法
关键词加密法主要通过两步实现：
- 选择一个关键词，如果该关键词有重复的字母，去除除第一次出现之外的所有相同的字母。例如，若选定的关键词为“success”，则使用“suces”。
- 将该关键词写在字母表的下方，并用字母表的其他字母按标准的顺序填写余下的空间。
例如，对于关键词“magicnet”,这两个字母表为：
这两个字母表就定义了关键词替换模式，对于上面的关键词，明文字母“a”总是用密文字母“m”替代，“b”则由“a”替代等。在这种情况下，一个典型的明文消息和密文消息如下所示：
明文：helpiamlost
密文：tchobmjhlrs
这种很容易被破解，一种改进的方法就是允许关键词从字母表的任意位置开始，例如，关键词“pacific”从“k”开始，则替换秘钥如下所示：
因为“pacific”的重复字母被删掉了，去除了第二个“i”和“c”，这时，明文和密文分别为：
明文：helpiamlost
密文：xuabyqcafgh
这里给出小写字母的加密脚本：
加密：
#-*-coding:utf-8-*-
import collections
print "请输入关键词："
key = raw_input()
print "从哪个字母开始："
char = raw_input()
print "请输入明文："
cle = raw_input()
cip = []
table1 = list("abcdefghijklmnopqrstuvwxyz")
#给定26个空格用于后边的判断
table2 = list(" ")
#去除重复字母
key_res = ''.join(collections.OrderedDict.fromkeys(key))
#判断给定字母的下标
for i in range(len(table1)):
if char == table1[i]:
k = i
#先将关键词放入列表
for j in key_res:
table2[k] = j
k = k + 1
#放入剩余字母
for j in table2:
for i in table1:
if i not in key_res and ' ' in table2:
table2[k] = i
k = (k + 1) % 26
#字符比对生成密文
for i in cle:
for j in range(len(table1)):
if i == table1[j]:
cip.append(table2[j])
print "加密后的内容为：%s" % ''.join(cip)运行示例：
对于要攻击的关键词加密法，有三个需要分析的地方：
- 明文是用标准英语写成的；
- 所用加密法为关键词加密法；
- 每个明文字母已被唯一的密文字母替代。
解密：
对于关键词加密法可以使用CAP工具解密。
最方便的就是使用Word Patterns这个工具
内含自带的多个关键词，也可以自己添加。
通过关键词列出对应项，从而找出明文。