javascript实现playfair和hill密码算法

时至期末，补习信息安全概论作业。恰巧遇古典密码学算法中的playfair算法和hill算法，用javascript语言实现起来是在有趣，边查百度边编码，顺便好好补习一下javascript基础。

playfair

Playfair密码（英文：Playfair cipher 或 Playfair square）是一种替换密码。依据一个5*5的正方形组成的密码表来编写，表中排列有25个字母。对于英语中的26个字母，去掉最常用的Z，构成密码表。

实现思路：

1，编制密码表

　　密钥是一个单词或词组，密码表则根据用户所给出的密钥整理而出。若有重复字母，可将后面重复的字母去掉。　

如密钥crazy dog，可编制成

C	O	H	M	T
R	G	I	N	U
A	B	J	P	V
Y	E	K	Q	W
D	F	L	S	X

　

/*
*    功能：编制密码表
*
*    参数：密钥（经过去除空格和大写处理）
*
*    返回：密码表
*/
function createKey(keychars){
       //字母顺序数组
    var allChars = ['A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M','N','O','P','Q','R','S','T','U','V','W','X','Y'];
       //变量keychars获取字母在字母顺序表中位置，删除该字母
    for(var i = 0 ;i<keychars.length;i++){
        var index = allChars.indexOf(keychars[i]);
        if (index > -1) {
            allChars.splice(index, 1);
        }
    }
       //将keychar中的字母插入到字母表中
    for(var i = keychars.length-1;i>=0;i--){
        allChars.unshift(keychars[i]);
    }
        //从第一列将keychars插入至密码表
    for(var i = 0 ; i<5 ; i++){
        for(var j = 0; j<5 ;j++){
            key[j][i] = allChars[i*5+j];
        }
    }
}    

考虑将keychars插入到密码表时需要去除重复字符和Z，设计算法如下：

/*
*    功能：去除字符串中重复字母
*
*    参数：需要进行处理的字符串
*
*    返回：处理过的字符串
*/
function removeDuplicate(str){
    var result = [],tempStr = "";
    var arr = str.split('');//把字符串分割成数组
        //arr.sort();//排序
        for(var i = 0; i < arr.length; i++){
            var repeatBack = true;//设计变量是为确保字符串前部分不存在相同字符，因为以下算法只能确保连在一起相同的字符
            for(var j = 0;j<result.length ;j++){
                if(arr[i] == result[j])
                    repeatBack = false;
            }
            if(arr[i] !== tempStr && repeatBack){
                result.push(arr[i]);
                tempStr = arr[i];
            }else{
                continue;
            }
        }
        return result.join("");//将数组转换为字符串
}

2，整理明文

　　将明文每两个字母组成一对。如果成对后有两个相同字母紧挨或最后一个字母是单个的，就插入一个字母X。初期编码时考虑不周到，强硬地拒绝输入字母个数为单数，用户体验不佳。

var k = document.getElementById("keychars").value.toUpperCase().replace(/\s/ig,'');

对明文去除空格和转换为大写处理。

3，编写密文

明文加密规则（出自百度）：

 

1 ）若p1 p2在同一行，对应密文c1 c2分别是紧靠p1 p2 右端的字母。其中第一列被看做是最后一列的右方。如，按照前表，ct对应oc

2 ）若p1 p2在同一列，对应密文c1 c2分别是紧靠p1 p2 下方的字母。其中第一行被看做是最后一行的下方。

3 ）若p1 p2不在同一行，不在同一列，则c1 c2是由p1 p2确定的矩形的其他两角的字母（至于横向替换还是纵向替换要事先约好，或自行尝试）。如按照前表，wh对应tk或kt。

 

如，依照上表，明文where there is life,there is hope.

可先整理为wh er et he re is li fe th er ei sh op ex

然后密文为：kt yg wo ok gy nl hj of cm yg kg lm mb wf

将密文变成大写，然后几个字母一组排列。

如5个一组就是KTYGW OOKGY NLHJO FCMYG KGLMM BWF

 

4，解密

将密钥填写在一个5*5的矩阵中（去出重复字母和字母z），矩阵中其它未用到的字母按顺序填在矩阵剩余位置中，根据替换矩阵由密文得到明文。反其道而行。

 

实现效果如图：

hill

希尔密码（Hill Password）是运用基本矩阵论原理的替换密码。依据一个5*5的正方形组成的密码表来编写，表中排列有25个字母。对于英语中的26个字母，去掉最常用的Z，构成密码表。

实现思路：

1，编写字母表

var chars = ['A','B','C','D','E','F','G','H','I','J','K','L','M','N','O','P','Q','R','S','T','U','V','W','X','Y','Z'];

2，随机生成密匙

/*
*    功能：随机生成密钥
*
*    返回：密匙矩阵
*/
function randomCreateKey(){
    //随机生成0到26的数字
    for(var i = 0;i<3;i++){
        for(var j = 0;j<3;j++){
            key[i][j] = Math.round(Math.random()*100%26)
        }
    }
}

3，关键性代码，根据自动生成的密匙，对明文进行处理：

/*
*    功能：hill算法
*
*    参数：长度是3的倍数的大写数组
*
*    返回：加密后的字符串
*/
function hill(p){
    //大写字母密文
    var res = "";
        //制定总共需要对字符串经行遍历的次数
    var round = Math.round(p.length/3);
    //处理
    for(var b = 0;b<round;b++){
        //明文3
            var temp3 ="";
        var tempArr3 = [];
        var sumArr3 = [];
        for(var i = 0;i<3;i++){
            temp3 += p.shift();
            for(var j = 0;j<chars.length;j++){
                if(temp3[i] == chars[j])
                    tempArr3[i] = j;
            }
        }
                //计算
        for(var i =0;i<3;i++){
            for(var j = 0;j<3;j++){
                sumArr3[i] = (tempArr3[j]*key[i][j])%26;
            }
        }
                //获取字符在字母表中对应索引
        for(var i =0;i<3;i++){
            res += chars[sumArr3[i]];
        }
    }
    return res;
}; 

 实现效果如图：

以上算法存在不足：

1，面向过程设计，耦合度高

2，过多嵌套循环，算法效率有待优化

3，对于可能出现的情况考虑不周到，例如没有对用户输入非字母字符时进行处理。

总结：

学了一段时间的信息安全概论这门课，只能对信息安全了解皮毛。信息安全是一门很有趣的科目，平时遇到一些问题尽可能多思考，多动手，多运用。同时也要加强数学基础积累，巩固js基础，拓宽知识面。这条路任重道远。