大数据安全 | 【实验】凯撒加密与解密

实验目的

• 通过实际编程掌握凯撒密码的加密、解密与破译，加深对凯撒密码算法的认识。
• 1）输入任意明文和密钥K=10，对其进行凯撒加密；
• 2）输入密文和密钥K=10，对其进行凯撒解密。
• 3）破译如下密文：Izqzm piyzmznodhvoz tjpm kjrzm oj xcvibz tjpmnzga!

关于凯撒加密

实际上就是k是几，就移几位。移位加密的安全性——弱！！——暴力穷举：把25种可能都试一遍。

输入任意明文和密钥K=10，对其进行凯撒加密；

1. 首先通过input函数获取用户输入的明文和密钥。
2. 然后通过循环遍历明文中的每个字符。
   1. 对于空格字符，不进行加密处理，直接保留；
   2. 对于小写字母，通过计算将其位移n个位置后，再转换为相应的ASCII码，也就是小写输出为小写。
   3. 对于其他情况，默认为大写字母，同样通过计算进行位移加密。大写输出为大写。
3. 最后，将加密后的字符逐个拼接起来，并输出为密文。

a = input("请输入你想要加密的明文：")
n = int(input("请输入你的密钥："))
b = ""
for letter in a:
    if letter == " ":  
        temp = " "#空格不加密
    elif letter.islower():# 判断是否为小写字母
        temp = chr((ord(letter) - ord("a") + n) % 26 + ord("a"))  # 加密后保持小写
    else:  # 其他情况默认为大写字母
        temp = chr((ord(letter) - ord("A") + n) % 26 + ord("A"))  # 加密后保持大写
    b += temp#将加密后的字符逐个拼接起来
print("密文为：",b)

输入密文和密钥K=10，对其进行凯撒解密。

1. 首先通过input函数获取用户输入的密文和密钥。
2. 然后通过循环遍历明文中的每个字符。
   1. 对于空格字符，不进行解密处理，直接保留；
   2. 对于小写字母，通过计算将其位移n个位置后，再转换为相应的ASCII码，也就是小写输出为小写。
   3. 对于其他情况，默认为大写字母，同样通过计算进行位移解密。大写输出为大写。
3. 最后，将解密后的字符逐个拼接起来，并输出为明文。

a = input("请输入你想要解密的密文：")
n = int(input("请输入你的密钥："))
b = ""
for letter in a:
    if letter == " ":  
        temp = " " # 空格不加密
    elif letter.islower():  # 判断是否为小写字母
        temp = chr((ord(letter) - ord("a") - n) % 26 + ord("a"))  # 解密后保持小写
    else:  # 其他情况默认为大写字母
        temp = chr((ord(letter) - ord("A") - n) % 26 + ord("A"))  # 解密后保持大写
    b += temp  # 将解密后的字符逐个拼接起来
print("明文为：",b)

（暴力）破译密文

1. 首先定义了三个字符串变量total、upper和lower分别表示所有字母字符、大写字母和小写字母。
2. 通过input函数获取用户输入的密文。接下来，通过循环从1到25（共25个可能的钥匙，这里默认先不考虑0，也就是不移位）遍历所有钥匙值。
3. 在内层循环中，对于密文中的每个字符进行处理。
   1. 首先判断字符是否在字母字符total中。如果是，则判断字符是大写字母还是小写字母。
   2. 对于大写字母，通过字符串方法find()函数找到字符在upper中的位置，然后进行钥匙的逆向位移操作；
   3. 对于小写字母，通过字符串方法find()函数找到字符在lower中的位置，然后进行钥匙的逆向位移操作。处理完字符后，将解密后的字符追加到字符串b的末尾。
   4. 如果字符不在字母字符total中，则直接将字符追加到字符串b的末尾。
4. 最终，输出每个钥匙对应的解密结果。

total = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz"
upper = "ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"
lower = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz"

a = input("请输入你要破解的密文：")
for key in range(1,26):
    b = ""
    for i in a:
        if i in total:
            if i.isupper():  #密文字母为大写
                num = upper.find(i)  #在字母里搜索到密文字符的位置
                num = num - key
                if num < 0:
                    num = num + len(upper)
                b = b + upper[num]  #将解密后字符追加到字符串末尾
            elif i.islower():  #密文字母为小写
                num = lower.find(i)  #在字母里搜索到密文字符的位置
                num = num - key
                if num < 0:
                    num = num + len(lower)
                b = b + lower[num]  #将解密后字符追加到字符串末尾
        else:
            b = b + i  #如果密文中内容不在字母里则不解密，直接追加
    print('第%d把钥匙的结果是%s' %(key, b)) 

• 破解得：Never underestimate your power to change yourself!

分析体会

凯撒加密是一种简单而易于理解的加密方法，但由于只有26个可能的位移值，因此被认为是相对较弱的加密算法。在现代密码学中，它通常被用作教学示例或简单的加密需求，而不适用于安全性要求较高的场景。

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参考博客：

• Python基础编程入门实例：恺撒密码
• python 内置函数ord()和chr()函数用法详解
• python中islower()、isupper()、istitle()函数的用法详解