多表代换加密解密（python实现）

多表代换加密解密（python实现）：

 

多表代替密码：由多个简单的代替密码构成，例如，可能有5个被使用的不同的简单代替密码，单独的一个字符用来改变明文的每个字符的位置。其算法可简述为：设密钥为k,明文为m，加密为c，则有加密变换ek(m)=c1c2…cn，其中，ci=mi+ki mod q。其中Vigenere密码和Beaufort密码均是多表密码的实例。

1．密钥生成

（1）随机生成3ⅹ3可逆矩阵A，其中 ：

        

        计算其行列式并模去26，若其行列式等于零或与26不互素，则重新生成矩阵。

        矩阵生成后，计算其在模26下的逆矩阵。

（2）生成3维向量 ，其中 。

（3）保存A，A-1，B作为秘密密钥。

2.  加密

1. 输入一段英文，将其转变成0~25之间的整数，并将这些整数分为3个一组；
2. 对于 ，计算

          

1. 循环加密直到所有的字母都加密完毕。
2. 保存密文。

3.  解密

1. 读入密文，将其转变成0~25之间的整数，并将这些整数分为3个一组；
2. 对于 ，计算

          

1. 循环解密直到所有的字母都解密完毕。
2. 保存明文并将其与开始加密的明文进行比较，判断是否正确。

python实现源码：

# -*- coding: utf-8 -*-
"""
Created on Sat Nov 10 12:44:52 2018

@author: Baron
"""

import numpy as np
from numpy.linalg import *


def my_int_inv(mat, n=26):
    x = np.zeros(mat.shape, dtype=np.int16)
    for i in range(mat.shape[0]):
        for j in range(mat.shape[1]):
            x[i, j] = int(round(mat[i, j])) % n
    return x


def gcd(a, b):
    while a != 0:
        a, b = b % a, a
    return b


def exgcd(a, m):
    if gcd(a, m) != 1:
        return None
    u1, u2, u3 = 1, 0, a
    v1, v2, v3 = 0, 1, m
    while v3 != 0:
        q = u3 // v3
        v1, v2, v3, u1, u2, u3 = (u1 - q * v1), (u2 - q * v2), (u3 - q * v3), v1, v2, v3
    return u1 % m


a = np.mat([[11, 2, 19], [5, 23, 25], [20, 7, 17]])
b = np.mat([[3], [3], [2]])
m = np.mat([[24, 17, 13, 8, 14], [14, 15, 13, 18, 20], [20, 8, 14, 5, 17]])

c = a * m + b
c = my_int_inv(c)

a_inv = a.I
a_det = det(a)
a_adju = my_int_inv(a_det * a_inv)
a_det_inv = exgcd(int(round((det(a) % 26))), 26)
aa_inv = my_int_inv(a_det_inv * a_adju)
m = (aa_inv * (c - b)) % 26
print(m)