维吉尼亚密码的Python实现

代换密码体制的一般定义为M=C=K=Z₂₆，其中M为明文空间、C为密文空间、K为密钥空间、Z₂₆为26个整数(对应26个英文字母)组成的空间；要求26个字母与模26的剩余类集合{0,1,2,…,25}建立一一对应的关系。

1、移位密码

移位密码的加密实现上就是将26个英文字母向后循环移动k位，其加解密可分别表示为：

c=E_k(m)=m+k(mod 26)

m=D_k(c)=c-k(mod 26)

其中，m、c、k是满足0≤m,c,k≤25的整数。

2、维吉尼亚密码

Vigenenre密码是最著名的多表代换密码，是16世纪法国著名密码学家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：

设密钥K=(k₁,k₂,…,k_d)，明文M=(m₁,m₂,…,m_n)，密文C=(c₁,c₂,…,c_n)；

加密变换为：c_i=E_ki(m_i)=m_i+k_i(mod 26)

解密变换为：m_i=D_ki(c_i)=c_i-k_i(mod 26)

通常通过查询维吉尼亚表进行加解密。

以下为维吉尼亚密码的Python实现。

 1 #-*-coding:utf-8-*-
 2 #维吉尼亚
 3
 4 ‘‘‘
 5 fileName : main.py
 6 ‘‘‘
 7
 8 import VigenereEncrypto
 9 import VigenereDecrypto
10
11 print u"维吉尼亚加密"
12
13 plainText = raw_input ("Please input the plainText : ")
14 key = raw_input ("Please input the key : ")
15
16 plainTextToCipherText = VigenereEncrypto (plainText , key)
17 print u"加密后得到的暗文是 : " + plainTextToCipherText
18
19 print u"维吉尼亚解密"
20
21 cipherText = raw_input ("Please input the cipherText : ")
22 key = raw_input ("Please input the key : ")
23
24 cipherTextToPlainText = VigenereDecrypto (cipherText , key)25 print u"解密后得到的明文是 : " + cipherTextToPlainText

 1 #-*-coding:utf-8-*-
 2 #维吉尼亚加密
 3
 4 ‘‘‘
 5 fileName : VigenereEncrypto.py
 6 ‘‘‘
 7
 8 def VigenereEncrypto (input , key) :
 9     ptLen = len(input)
10     keyLen =  len(key)
11
12     quotient = ptLen // keyLen    #商
13     remainder = ptLen % keyLen    #余
14
15     out = ""
16
17     for i in range (0 , quotient) :
18         for j in range (0 , keyLen) :
19             c = int((ord(input[i*keyLen+j]) - ord(‘a‘) + ord(key[j]) - ord(‘a‘)) % 26 + ord(‘a‘))
20             #global output
21             out += chr (c)
22
23     for i in range (0 , remainder) :
24         c =  int((ord(input[quotient*keyLen+i]) - ord(‘a‘) + ord(key[i]) - ord(‘a‘)) % 26 + ord(‘a‘))
25         #global output
26         out += chr (c)
27
28     return out

 1 #-*-coding:utf-8-*-
 2 #维吉尼亚解密
 3
 4 ‘‘‘
 5 fileName : VigenereDecrypto.py
 6 ‘‘‘
 7
 8 def VigenereDecrypto (output , key) :
 9     ptLen = len (output)
10     keyLen = len (key)
11
12     quotien = ptLen // keyLen
13     remainder = ptLen % keyLen
14
15     inp = ""
16
17     for i in range (0 , quotient) :
18         for j in range (0 , keyLen) :
19             c = int((ord(output[i*keyLen+j]) - ord(‘a‘) + 26 - (ord(key[j]) - ord(‘a‘)) % 26 + ord(‘a‘)))
20             #global input
21             inp += chr (c)
22
23     for i in range (0 , remainder) :
24         c = int((ord(output[quotient*keyLen + i]) - ord(‘a‘) + 26 - (ord(key[i]) - ord(‘a‘)) % 26 + ord(‘a‘)))
25         #global input
26         inp += chr (c)
27
28     return inp