Python零基础编程

2023-09-03 03:04| 来源: 网络整理| 查看: 265

摘要

书接前文：

1-《零基础编程——Python基础》

2-《零基础编程——密码学基础理论篇》

前面我们分享了密码学的基础理论篇，从摩斯密码切入，逐个分析了凯撒加密法、换位加密法、数乘加密法、仿射加密、简单替代、多表替代、对称加密、非对称加密RSA加密法等等。本篇继续分享实际使用实战。针对古典加密算法进行加密解密，学会对明文进行Python编程加密、解密，以及破解密码实战。

内容 1-凯撒加密法编程实战 2-反转加密法编程实战 3-换位加密法编程实战 4-数乘加密法编程实战 0-Python cryptography 库安装针对密码学的基础加密算法，其实自己写也可以，不过为了不浪费时间，充分利用现有的资源，站在巨人的肩膀上学习。我们使用cryptographic、pycipher等库 #源码参考 https://github.com/pyca/cryptography/tree/master/src/cryptography https://github.com/jameslyons/pycipher #安装使用 pip install cryptography pip install pycipher #不懂使用的童鞋，请参考我们的-Python基础篇章

0-Python cryptography 库安装

针对密码学的基础加密算法，其实自己写也可以，不过为了不浪费时间，充分利用现有的资源，站在巨人的肩膀上学习。

我们使用cryptographic、pycipher等库

#源码参考 https://github.com/pyca/cryptography/tree/master/src/cryptography https://github.com/jameslyons/pycipher #安装使用 pip install cryptography pip install pycipher #不懂使用的童鞋，请参考我们的-Python基础篇章

1-凯撒加密法编程实战原理：（具体参考我们上一篇密码学基础理论篇）

实战: def encode(string, shift): cipher = '' for char in string: if char == ' ': cipher = cipher + char elif char.isupper(): cipher = cipher + chr((ord(char) + shift - ord('A')) % 26 + ord('A')) else: cipher = cipher + chr((ord(char) + shift - ord('a')) % 26 + ord('a')) return cipher def decode(text, s): result = "" for x in text: if(x == ' '): result += " " elif(ord(x)-ord('A')-s < 0): result += chr(ord(x)-s+26) else: result += chr(ord(x)-s) return result text = 'Hello FreoStudio Welcome U ' print('明文：'+text) text = encode(text, 4) # 加密 print('密文：'+text) decode(text, 4)

当我们不知道密钥Key=4的情况下爆破：

for key in range(0, 26): print('Key='+str(key)) text = decode('Lipps JvisWxyhms Aipgsqi Y', key) print(text) #运行结果： Key=0 Lipps JvisWxyhms Aipgsqi Y Key=1 Khoor IuhrVwxglr Zhofrph X Key=2 Jgnnq HtgqUvwfkq Ygneqog W Key=3 Ifmmp GsfpTuvejp Xfmdpnf V Key=4 Hello FreoStudio Welcome U Key=5 Gdkkn EqdnRstchn Vdkbnld T Key=6 Fcjjm DpcmQrsbgm Ucjamkc S Key=7 Ebiil CoblPqrafl Tbi`ljb R Key=8 Dahhk BnakOpq`ek Sah_kia Q Key=9 C`ggj Am`jNop_dj R`g^jh` P Key=10 B_ffi Zl_iMno^ci Q_f]ig_ O Key=11 A^eeh Yk^hLmn]bh P^e\hf^ N Key=12 Z]ddg Xj]gKlm\ag O]d[ge] M Key=13 Y\ccf Wi\fJkl[`f N\cZfd\ L Key=14 X[bbe Vh[eIjkZ_e M[bYec[ K Key=15 WZaad UgZdHijY^d LZaXdbZ J Key=16 VY``c TfYcGhiX]c KY`WcaY I Key=17 UX__b SeXbFghW\b JX_Vb`X H Key=18 TW^^a RdWaEfgV[a IW^Ua_W G Key=19 SV]]` QcV`DefUZ` HV]T`^V F Key=20 RU\\_ PbU_CdeTY_ GU\S_]U E Key=21 QT[[^ OaT^BcdSX^ FT[R^\T D Key=22 PSZZ] N`S]AbcRW] ESZQ][S C Key=23 ORYY\ M_R\ZabQV\ DRYP\ZR B Key=24 NQXX[ L^Q[Y`aPU[ CQXO[YQ A Key=25 MPWWZ K]PZX_`OTZ BPWNZXP Z

一般情况下，我们明文字符集不止25个，像我们汉字常用的就有3千多个，那我们就需要进行爆破3千多个Key，但是爆破完了，我们怎么知道哪一个是我们想要的Key？一个个看也不现实。

可以用字典进行检测单词有效性，Python可以使用enchant或者nltk库来判断单词是否有效英语单词，我们也可以自己下载一本英文单词书(words.txt)，进行逐个匹对：

def is_english_word(word): with open("./files/words.txt") as word_file: english_words = set(word.strip().lower() for word in word_file) return word.lower() in english_words is_english_word('hellX') #运行结果:False

爆破，获取最佳密钥Key import tools #爆破凯撒加密的密文 def caesar_cracking(msg,len): relKey =0 relCount =0 print('破解中，耐心等待...') for key in range(0, len): print(key) text = caesar_decode(msg, key) count =0 for word in text.split(" "): #print('====='+word) if tools.is_english_word(word): count+=1 if count > relCount: relCount = count relKey = key if relKey >=100:#如果正确率达到100个，可以任务是得到了密钥 break print('破解完成...') print('最佳密钥为：key='+str(relKey)) return relKey caesar_cracking('Lipps JvisWxyhms Aipgsqi Y',26) #运行结果如下：

2-反转加密法编程实战原理：（具体参考我们上一篇密码学基础理论篇）

实战 # 反转加密法#加密算法与解密算法一致 def reverse_cipher(msg): i = len(msg) - 1 result = '' # 存储加反转后的信息 while i >= 0: result += msg[i] i = i - 1 print("反转为：", result) return result message = 'This is program to explain reverse cipher.' text = reverse_cipher(message)#反转加密 reverse_cipher(text)#反转再反转得到明文破解：反转即可，关键是你不知道别人的密文是不是其中一个环节用了反转

3-换位加密法编程实战原理：（具体参考我们上一篇密码学基础理论篇）

行列转换后按列号从新排序1、2、3、4列

实战 # 换位加密法 from pycipher import ColTrans #加密 def transposition_encode(key, msg): return ColTrans(key).encipher(msg) #解密 def transposition_decode(key, msg): return ColTrans(key).decipher(msg) text = transposition_encode("21334","Hello FreoStudio Welcome U") transposition_decode("HELLO",text) #pycipher ColTrans 换位加密具体算法源码 #我们站在巨人肩膀上，创新创造，不重复造轮子了 https://github.com/freostudio/pycipher/tree/master/pycipher/columnartransposition.py 密码分析

换位加密法通常称之为列转换加密法，行列转置密码，将明文按自定义列数换位。加密强度本身很弱，但通常和其他加密方法结合，例如替代加密法结合，ADFGVX密码就是用换位加密大大增强安全性的。

怎么破解呢，如果采用爆破去逐个尝试，基本不可能，因为首先换位的列数可以无数个，而且列进行排序组合也很多，得到结果后还得校验单词正确性。一般的计算机基本难于爆破。

基本长度9之后都很难逐个破解了

逐个破解无望，可以使用字典攻击方法，通常加密Key是常用人名地名的，然后我们建立一个字典，逐个尝试，提高效率。

4-数乘加密法编程实战原理：（具体参考我们上一篇密码学基础理论篇）

实战 # 数乘加密 def multiplicative_encode(key,totol_num, text): result = '' # 存储加反转后的信息 for x in text: if(x == ' '): result += " " else: offset = ord(x) - ord('A') result +=chr(((key* offset ) % totol_num) + ord('A')) return result multiplicative_encode(7,26,"ABCDEFG") ##输出结果： # 数乘加密... 'AHOVCJQ'

5-总结

我们针对古典加密算法的实战，实战是为了更好地掌握古典加密算法的思想。

上篇- 1-凯撒加密法编程实战 2-反转加密法编程实战 3-换位加密法编程实战 4-数乘加密法编程实战下篇- 5-仿射加密法 6-简单替代加密法 7-维吉尼亚加密法——多表替代加密法 8-一次一密加密法 one time pad cipher

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