Python实践凯撒密码

凯撒密码 是密码学中的一种简单的 替换加密 技术。明文中的所有字符都会替换为其按照字母表顺序向左（或向右）偏移一定量后得到的新字母，作为加密后密文。

如当偏移量为 3 时，明文中所有的字母 A 将被替换成字母 D，B 替换成 E，以此类推。

若收到密文的同时已知加密时使用的偏移量，就可以快速地通过逆运算获取到最初的明文。

下面两张图展示了当偏移量为 8 时明文字母与密文字母的对应关系（图一即凯撒密码轮盘，外层为明文，内层为密文，可旋转以改变偏移量）以及实际的加密过程（图二）：

对一段明文消息连续应用多个不同的偏移量进行凯撒密码规则的加密，并不会增强安全等级。即轮盘的多次旋转，实际上等同于抵消后的一次旋转。多次应用的不同偏移量，最终等同于抵消后的一次偏移量，对于暴力破解来说并不会增加复杂度。

如第一次对明文实施偏移 3 位的凯撒加密，再对生成的密文实施偏移 10 位的加密，实际上相当于对最初的明文实施了偏移 13 位的加密。

Python 实现凯撒密码

key = input("Please input a key number (like 13):\n") or 13
mode = input("\nPlease input mode (encrypt or decrypt):\n") or "encrypt"

symbols = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890 !?.'
# 根据数字 key 对字母表 symbols 进行偏移操作，形成密文字母表 ciphers
ciphers = symbols[int(key):] + symbols[:int(key)]
# 根据加密与解密动作，生成明文字母到密文字母（或密文到明文）的对应关系
transtab = str.maketrans(symbols, ciphers) if mode == 'encrypt' else str.maketrans(ciphers, symbols)

message = input("\nPlease input plaintext or ciphertext:\n")
# 完成明文到密文（或密文到明文）的转换
result = message.translate(transtab)
print(f"\nThe result is: {result}\n\n")

Python 对凯撒密码的爆破

即在加密用的 key 值未知的情况下，尝试所有可能的 key 值（0 到字母表长度减一）对密文进行解密，输出以查看解密出的明文是否有意义。

symbols = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890 !?.'

ciphertext = input("Please input ciphertext:\n")


for key in range(len(symbols)):
    ciphers = symbols[key:] + symbols[:key]
    transtab = str.maketrans(ciphers, symbols)
    plaintext = ciphertext.translate(transtab)

    print(f'Key #{key}: {plaintext}')

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