python实现栅栏加解密支持密钥加密

程序员文章站 2022-04-27 23:17:24

栅栏加解密是对较短字符串的一种处理方式，给定行数row，根据字符串长度计算出列数column，构成一个方阵。加密过程：就是按列依次从上到下对明文进行排列，然后按照密钥对...

栅栏加解密是对较短字符串的一种处理方式，给定行数row，根据字符串长度计算出列数column，构成一个方阵。

加密过程：就是按列依次从上到下对明文进行排列，然后按照密钥对各行进行打乱，最后以行顺序从左至右进行合并形成密文。

解密过程：将上述过程进行逆推，对每一行根据密钥的顺序回复到原始的方阵的顺序，并从密文回复原始的方阵，最后按列的顺序从上到下从左至右解密。

具体实现如下：所有实现封装到一个类railfence中，初始化时可以指定列数和密钥，默认列数为2，无密钥。初始化函数如下：

def __init__(self, row = 2, mask = none):
  if row < 2:
   raise valueerror(u'not acceptable row number or mask value')
  self.row = row
  if mask != none and not isinstance(mask, (types.stringtype, types.unicodetype)):
   raise valueerror(u'not acceptable mask value')
  self.mask = mask
  self.length = 0
  self.column = 0

加密过程，可以选择是否去除空白字符。首先是类型检查，列数计算等工作，核心是通过计算的参数得到gird这个二维列表表示的方阵，也是栅栏加密的核心。具体实现如下：

def encrypt(self, src, nowhitespace = false):
  if not isinstance(src, (types.stringtype, types.unicodetype)):
   raise typeerror(u'encryption src text is not string')
  if nowhitespace:
   self.nowhitespace = ''
   for i in src:
    if i in string.whitespace: continue
    self.nowhitespace += i
  else:
   self.nowhitespace = src
  
  self.length = len(self.nowhitespace)
  self.column = int(math.ceil(self.length / self.row))
  try:
   self.__check()
  except exception, msg:
   print msg
  #get mask order
  self.__getorder()
  
  grid = [[] for i in range(self.row)]
  for c in range(self.column):
   endindex = (c + 1) * self.row
   if endindex > self.length:
    endindex = self.length
   r = self.nowhitespace[c * self.row : endindex]
   for i,j in enumerate(r):
    if self.mask != none and len(self.order) > 0:
     grid[self.order[i]].append(j)
    else:
     grid[i].append(j)
  return ''.join([''.join(l) for l in grid])

其中主要的方法是按照列数遍历，每次从明文中取列数个数的字符串保存在遍历 r 中，其中需要处理最后一列的结束下标是否超过字符串长度。然后将这一列字符串依次按照顺序加入到方阵grid的各列对应位置。

解密过程复杂一些，因为有密钥对顺序的打乱，需要先恢复打乱的各行的顺序，得到之前的方阵之后，再按照列的顺序依次连接字符串得到解密后的字符串。具体实现如下：

def decrypt(self, dst):
  if not isinstance(dst, (types.stringtype, types.unicodetype)):
   raise typeerror(u'decryption dst text is not string')
  self.length = len(dst)
  self.column = int(math.ceil(self.length / self.row))
  try:
   self.__check()
  except exception, msg:
   print msg
  #get mask order
  self.__getorder()
  
  grid = [[] for i in range(self.row)]
  space = self.row * self.column - self.length
  ns = self.row - space
  preve = 0
  for i in range(self.row):
   if self.mask != none:
    s = preve
    o = 0
    for x,y in enumerate(self.order):
     if i == y:
      o = x
      break
    if o < ns: e = s + self.column
    else: e = s + (self.column - 1)
    r = dst[s : e]
    preve = e
    grid[o] = list(r)
   else:
    startindex = 0
    endindex = 0
    if i < self.row - space:
     startindex = i * self.column
     endindex = startindex + self.column
    else:    
     startindex = ns * self.column + (i - ns) * (self.column - 1)
     endindex = startindex + (self.column - 1)
    r = dst[startindex:endindex]
    grid[i] = list(r)
  res = ''
  for c in range(self.column):
   for i in range(self.row):
    line = grid[i]
    if len(line) == c:
     res += ' '
    else:
     res += line[c]
  return res

实际运行

测试代码如下，以4行加密，密钥为bcaf：

rf = railfence(4, 'bcaf')
e = rf.encrypt('the anwser is wctf{c01umnar},if u is a big new,u can help us think more question,tks.')
print "encrypt: ",e
print "decrypt: ", rf.decrypt(e)

结果如下图：

python实现栅栏加解密支持密钥加密