信息安全－2：python之hill密码算法[原创]

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前言：

hill密码算法我打算简要介绍就好，加密矩阵我用教材上的3*3矩阵，只做了加密，解密没有做，不过我觉得会加密就会解密的~~

     

一、hill算法原理

hill密码是一种多字母替代密码，由数学学Leste Hill于1929年研制成功。该密码算法取m个连续的明文字母，并用m个密文字母代替，用向量或矩阵表示为(这里取m=3，C和P是长度为3的列向量，K是3*3矩阵)：

即：C＝KP  (C为密文，P为明文，K为密钥矩阵)

PS：加密操作要执行模26运算

二、加密规则

加密规则也不难的，就是有个矩阵运算(忘了可以谷哥一下，和线代有关~)

1. 对明文进行分组，每3个字母一组，不足则字母Z(我设定的，下面编程也是补Z)
2. 进行矩阵运算，对每组字母求密文

举例：

对pay more money进行加密，明文的前3个字母表示为:pay=(15  0  24)^T

计算密文的过程:K(15  0  24)^T=(375  819  486)^Tmod 26=(11  13  18)^T=LNS

依此类推，可得密文为LNS HDL EWM TRW

三、编程与思路

思路请看我画的流程图，网址http://processon.com/diagraming/583aff30e4b086d1e7d3b617

 源代码

 #加密密钥矩阵
 K_LIST = [[17, 17, 5],
           [21, 18, 21],
           [2, 2, 19]]
 
 #26个字母列表：方便找出对应下标
 ALPHABET = ["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"]
 
 def get_index(alphabet):
     """
     获得字母在字母表中的对应位置(下标)
     :param alphabet: 明文字母
     :return: 下标
     """
     alphabet = alphabet.upper()
     return ALPHABET.index(alphabet)
 
 def deal_index(list_index):
     """
     加密处理C＝KP
     :param list_index: 每一组明文字母的下标
     :return: 加密后密文的下标
     """
     deal_list = [0,0,0]
     for i in range(len(K_LIST)):
         for j in range(len(K_LIST[i])):
             deal_list[i] += list_index[j] * K_LIST[i][j]
         deal_list[i] = (deal_list[i] % 26)
     return deal_list
 
 def get_alphabet(deal_list):
     """
     通过字母的下标获得对应字母
     :param deal_list: 下标的列表
     :return: 返回密文字母列表
     """
     cipher_list = []
     for i in deal_list:
         cipher_list.append(ALPHABET[i])
     return cipher_list
 
 def encryption(clear_text):
     """
     加密时调用的函数
     :param clear_text:输入的明文
     :return: 加密后的密文
     """
     list_clear_text = list(clear_text.strip().replace(" ", ""))
     print(list_clear_text)
     #明文每3个一组，不足则补充字母Z
     for i in range(len(list_clear_text)):
         if i % 3 == 0 and i+2 > len(list_clear_text)-1:  # 越界，则需在最后一组不足3个补字母Z
             if i+1 > len(list_clear_text)-1:
                 list_clear_text.insert(i + 1, "Z")
             list_clear_text.insert(i + 2, "Z")
     print(list_clear_text)
     cipher_list = []   #用来存入密文
     #明文每3个为一组，找出每组在字母表中的位置(用一个列表来保存)
     for i in range(len(list_clear_text)):
         if i % 3 == 0 and i+2 <= len(list_clear_text)-1:
             x = get_index(list_clear_text[i])
             y = get_index(list_clear_text[i+1])
             z = get_index(list_clear_text[i+2])
             list_index = [x, y, z]
             print(list_index)
             #调用deal_inde函数进行加密 矩阵K与明文P运算得到密文C，即C＝KP
             deal_list = deal_index(list_index)
             #print(deal_list)    #测试用的
             part_cipher_list = get_alphabet(deal_list)   #返回一组密文
             cipher_list.extend(part_cipher_list)
             #print(part_cipher_list)      #测试用的
 
     print(cipher_list)
     return "".join(cipher_list)
 
 def decryption():
     print("解密未实现...")
 
 if __name__ == "__main__":
     while True:
         choice = input("Please input E for encryption or D for decryption:")
         if choice == "E":
             clear_text = input("请输入明文:")
             print("加密成功！密文:%s" % encryption(clear_text))
         if choice == "D":
             cipher_text = input("请输入密文:")
             decryption()

测试

 Please input E for encryption or D for decryption:E
 请输入明文:pay more money
 ['p', 'a', 'y', 'm', 'o', 'r', 'e', 'm', 'o', 'n', 'e', 'y']
 ['p', 'a', 'y', 'm', 'o', 'r', 'e', 'm', 'o', 'n', 'e', 'y']
 [15, 0, 24]
 [12, 14, 17]
 [4, 12, 14]
 [13, 4, 24]
 ['L', 'N', 'S', 'H', 'D', 'L', 'E', 'W', 'M', 'T', 'R', 'W']
 加密成功！密文:LNSHDLEWMTRW
 Please input E for encryption or D for decryption:payp
 Please input E for encryption or D for decryption:E
 请输入明文:payy
 ['p', 'a', 'y', 'y']
 ['p', 'a', 'y', 'y', 'Z', 'Z']
 [15, 0, 24]
 [24, 25, 25]
 ['L', 'N', 'S', 'W', 'X', 'B']
 加密成功！密文:LNSWXB
 Please input E for encryption or D for decryption:D
 请输入密文:LNSWXB
 解密未实现...
 Please input E for encryption or D for decryption: