栅栏密码按照排列的顺序将明文(去掉空格)写入 m 行 n 列的数组,按照行的顺序将字符重新组合得到密文,这种方法称为 m 栏栅栏密码。比较常见的是 2 栏栅栏密码。一般来说,是给定 m,然后通过加密文本的长度确定 n。以文本 ILoveYou,YouLoveMe,行数 m=4 为例:
(1) 首先将文本按如下方式排列,按列将文本排列成 m 行的栅栏
I | e | , | L | M |
---|---|---|---|---|
L | Y | Y | o | e |
o | o | o | v | |
v | u | u | e |
(2) 将文本按行取出,得到密文 Ie,LMLYYoeooovvuue
事实上,加密过程就是把明文按 m 个分组,先取每组第 1 个,再取每组第 2 个,空缺的部分跳过,直至全部取完为止
(1) 首先通过密文的长度 len = 18 和栅栏的栏数 m = 4 确定栅栏的列数 n;
计算 len / m 得到商 q 和余数 r,如果余数 r = 0,那么 n = q;否则 n = q + 1;
此处 n = 5
(2) 将密文按行排列,重新生成 m 行 n 列的数组
I | e | , | L | M |
---|---|---|---|---|
L | Y | Y | o | e |
o | o | o | v | |
v | u | u | e |
(3) 将上述数组由上至下,由左至右读取,恢复明文 ILoveYou,YouLoveMe
事实上,解密过程就是先计算出 n 和 r 后,将密文分成 m 组,前 m - r 组按 n 为单位分组,后 r 组按 n - 1 为单位分组,按照类似加密的方式执行,还原出明文
(1) 计算出 n = 5,r = 2,mid = (m - r) · n = 10, Len = 18
(2) 前 mid 个密文以 5 为单位分组,后 Len - mid = 8 个密文以 n - 1 = 4 为单位分组,得到
I | L | o | v |
---|---|---|---|
e | Y | o | u |
, | Y | o | u |
L | o | v | e |
M | e |
(3) 按照加密的方式读取分组,得到明文
def encrypt(plaintext: str, m: int): """ :param plaintext: 明文 :param m: 栏数 :return: 密文 """ ciphertext, length = [], len(plaintext) for i in range(m): # 取出每个分组第 i 个元素 for j in range(i, length, m): ciphertext.append(plaintext[j]) return ''.join(ciphertext)
def decrypt(ciphertext: str, m: int): """ :param ciphertext: 密文 :param m: 栏数 :return: 明文 """ plaintext, length = [], len(ciphertext) q, r = divmod(length, m) n = (q + 1) if r else q # 计算 n mid = n * (m - r) for i in range(n - 1): # 前 m-r 个分组 for j in range(i, mid, n): plaintext.append(ciphertext[j]) # 后 r 个分组 for j in range(mid + i, length, n - 1): plaintext.append(ciphertext[j]) # 前 m-r 个分组最后一个元素 for j in range(n - 1, mid, n): plaintext.append(ciphertext[j]) return ''.join(plaintext)
栅栏密码除了上述的方式,还有一种为 W型栅栏,此处不作介绍
参考资料:《密码学实验教程》