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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

  1. #加密密钥矩阵
  2. K_LIST = [[17, 17, 5],
  3. [21, 18, 21],
  4. [2, 2, 19]]
  5.  
  6. #26个字母列表:方便找出对应下标
  7. ALPHABET = ["A","B","C","D","E","F","G",
  8. "H","I","J","K","L","M","N",
  9. "O","P","Q","R","S","T","U",
  10. "V","W","X","Y","Z"]
  11.  
  12. def get_index(alphabet):
  13. """
  14. 获得字母在字母表中的对应位置(下标)
  15. :param alphabet: 明文字母
  16. :return: 下标
  17. """
  18. alphabet = alphabet.upper()
  19. return ALPHABET.index(alphabet)
  20.  
  21. def deal_index(list_index):
  22. """
  23. 加密处理C=KP
  24. :param list_index: 每一组明文字母的下标
  25. :return: 加密后密文的下标
  26. """
  27. deal_list = [0,0,0]
  28. for i in range(len(K_LIST)):
  29. for j in range(len(K_LIST[i])):
  30. deal_list[i] += list_index[j] * K_LIST[i][j]
  31. deal_list[i] = (deal_list[i] % 26)
  32. return deal_list
  33.  
  34. def get_alphabet(deal_list):
  35. """
  36. 通过字母的下标获得对应字母
  37. :param deal_list: 下标的列表
  38. :return: 返回密文字母列表
  39. """
  40. cipher_list = []
  41. for i in deal_list:
  42. cipher_list.append(ALPHABET[i])
  43. return cipher_list
  44.  
  45. def encryption(clear_text):
  46. """
  47. 加密时调用的函数
  48. :param clear_text:输入的明文
  49. :return: 加密后的密文
  50. """
  51. list_clear_text = list(clear_text.strip().replace(" ", ""))
  52. print(list_clear_text)
  53. #明文每3个一组,不足则补充字母Z
  54. for i in range(len(list_clear_text)):
  55. 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
  56. if i+1 > len(list_clear_text)-1:
  57. list_clear_text.insert(i + 1, "Z")
  58. list_clear_text.insert(i + 2, "Z")
  59. print(list_clear_text)
  60. cipher_list = [] #用来存入密文
  61. #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)
  62. for i in range(len(list_clear_text)):
  63. if i % 3 == 0 and i+2 <= len(list_clear_text)-1:
  64. x = get_index(list_clear_text[i])
  65. y = get_index(list_clear_text[i+1])
  66. z = get_index(list_clear_text[i+2])
  67. list_index = [x, y, z]
  68. print(list_index)
  69. #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
  70. deal_list = deal_index(list_index)
  71. #print(deal_list) #测试用的
  72. part_cipher_list = get_alphabet(deal_list) #返回一组密文
  73. cipher_list.extend(part_cipher_list)
  74. #print(part_cipher_list) #测试用的
  75.  
  76. print(cipher_list)
  77. return "".join(cipher_list)
  78.  
  79. def decryption():
  80. print("解密未实现...")
  81.  
  82. if __name__ == "__main__":
  83. while True:
  84. choice = input("Please input E for encryption or D for decryption:")
  85. if choice == "E":
  86. clear_text = input("请输入明文:")
  87. print("加密成功!密文:%s" % encryption(clear_text))
  88. if choice == "D":
  89. cipher_text = input("请输入密文:")
  90. decryption()

测试

  1. Please input E for encryption or D for decryption:E
  2. 请输入明文:pay more money
  3. ['p', 'a', 'y', 'm', 'o', 'r', 'e', 'm', 'o', 'n', 'e', 'y']
  4. ['p', 'a', 'y', 'm', 'o', 'r', 'e', 'm', 'o', 'n', 'e', 'y']
  5. [15, 0, 24]
  6. [12, 14, 17]
  7. [4, 12, 14]
  8. [13, 4, 24]
  9. ['L', 'N', 'S', 'H', 'D', 'L', 'E', 'W', 'M', 'T', 'R', 'W']
  10. 加密成功!密文:LNSHDLEWMTRW
  11. Please input E for encryption or D for decryption:payp
  12. Please input E for encryption or D for decryption:E
  13. 请输入明文:payy
  14. ['p', 'a', 'y', 'y']
  15. ['p', 'a', 'y', 'y', 'Z', 'Z']
  16. [15, 0, 24]
  17. [24, 25, 25]
  18. ['L', 'N', 'S', 'W', 'X', 'B']
  19. 加密成功!密文:LNSWXB
  20. Please input E for encryption or D for decryption:D
  21. 请输入密文:LNSWXB
  22. 解密未实现...
  23. Please input E for encryption or D for decryption:

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