[Python知识库] 密码学基础(初学者)

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[Python知识库]密码学基础(初学者)

关于此内容学习所写的代码已上传到githubhttp://github.com/JasonCian/Simple-Script-for-CTF-Cryptography-Beginners

凯撒加密

历史

在古罗马苏维托尼乌斯所著的《罗马十二帝王传》中记载了凯撒曾经使用一种密码来和自己的军队传递重要情报，我们将这种密码称为凯撒密码。
尤利乌斯·凯撒
现在已经无法弄清凯撒密码在当时有多大的效果，但是有理由相信它是安全的。因为凯撒大部分敌人都是目不识丁的，而其余的则可能将这些消息当作是某个未知的外语。即使有某个敌人获取了凯撒的加密信息，根据现有的记载，当时也没有任何技术能够解决这一最基本、最简单的替换密码。
现在，凯撒密码只会作为其他更复杂加密方式的一个步骤被广泛应用，因为它非常容易被破解。从当前技术来看，实际应用中使用凯撒密码几乎无法保证通信的安全。

实例

凯撒密码的替换方法是通过排列字母顺序按一个固定的偏移量进行偏移，在这个基础上使整段明文最终呈现为不可直接阅读理解的密文。
以26个字母的英文字母表为基础，可以得到从1-25共25种不同偏移量的加密

基于26个英文字母表的凯撒加密，解密以及爆破

# Caesar Cipher
?
MAX_KEY_SIZE = 26
?
def getMode():
 ? ?while True:
 ? ? ? ?print('请选择加密或解密模式,或者选择暴力破解：')
 ? ? ? ?print('加密:encrypt(e)')
 ? ? ? ?print('解密:decrypt(d)')
 ? ? ? ?print('暴力破解:brute(b)')
 ? ? ? ?mode = input().lower()
 ? ? ? ?if mode in 'encrypt e decrypt d brute b'.split():
 ? ? ? ? ? ?return mode
 ? ? ? ?else:
 ? ? ? ? ? ?print('请输入"encrypt"或"e"或"decrypt"或"d"或"brute"或"b"!')
?
def getMessage():
 ? ?print('请输入你的信息：')
 ? ?return input()
?
def getKey():
 ? ?key = 0
 ? ?while True:
 ? ? ? ?print('请输入密钥数字(1-%s)' % (MAX_KEY_SIZE))
 ? ? ? ?key = int(input())
 ? ? ? ?if (key >=1 and key <= MAX_KEY_SIZE):
 ? ? ? ? ? ?return key
?
def getTranslatedMessage(mode, message, key):
 ? ?if mode[0] == 'd':
 ? ? ? ?key = -key
 ? ?translated = ''
 ? ?for i in ?range(len(message)):
 ? ? ? ?symbol = message[i]
 ? ? ? ?if symbol.isalpha():
 ? ? ? ? ? ?num = ord(symbol)+ key
 ? ? ? ? ? ?if symbol.isupper():
 ? ? ? ? ? ? ? ?if num > ord('Z'):
 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?num -= 26
 ? ? ? ? ? ? ? ?elif num < ord('A'):
 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?num += 26
 ? ? ? ? ? ?elif symbol.islower():
 ? ? ? ? ? ? ? ?if num > ord('z'):
 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?num -= 26
 ? ? ? ? ? ? ? ?elif num < ord('a'):
 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?num += 26
?
 ? ? ? ? ? ?translated += chr(num)
 ? ? ? ?else:
 ? ? ? ? ? ?translated += symbol
 ? ?return translated
?
mode = getMode()
message = getMessage()
if mode[0] != 'b':
 ? ?key = getKey()
?
print('你要翻译的信息是:')
if mode[0] != 'b':
 ? ?print(getTranslatedMessage(mode, message, key))
else:
 ? ?for key in range(1, MAX_KEY_SIZE + 1):
 ? ? ? ?print(key, getTranslatedMessage('decrypt', message, key))
?

已知偏移量的加密和解密
未知偏移量时的爆破

这时虽然不知道偏移量，但由于英文字母表总共只有26个字母，也就是只有25种偏移量，通过穷举爆破我们可以看到第25条是有意义的明文。

变异凯撒

ASCII码表变异凯撒

凯撒密码虽然容易破解，但基于凯撒进行变异的加密方式也可以说是层出不穷，比较著名的有基于部分ascii编码进行偏移，这样可使用的偏移量就会有所增加，而可以进行加密的字符除了原本的英文字符，还可以对一些标点甚至空格也进行加密
基于ascii编码第32位到126位的凯撒密码

????????

# Caesar Cipher --ASCII
?
MAX_KEY_SIZE = 95
?
def getMode():
 ? ?while True:
 ? ? ? ?print('请选择加密或解密模式,或者选择暴力破解：')
 ? ? ? ?print('加密:encrypt(e)')
 ? ? ? ?print('解密:decrypt(d)')
 ? ? ? ?print('暴力破解:brute(b)')
 ? ? ? ?mode = input().lower()
 ? ? ? ?if mode in 'encrypt e decrypt d brute b'.split():
 ? ? ? ? ? ?return mode
 ? ? ? ?else:
 ? ? ? ? ? ?print('请输入"encrypt"或"e"或"decrypt"或"d"或"brute"或"b"!')
?
def getMessage():
 ? ?print('请输入你的信息：')
 ? ?return input()
?
def getKey():
 ? ?key = 0
 ? ?while True:
 ? ? ? ?print('请输入密钥数字(1-%s)' % (MAX_KEY_SIZE))
 ? ? ? ?key = int(input())
 ? ? ? ?if (key >=1 and key <= MAX_KEY_SIZE):
 ? ? ? ? ? ?return key
?
def getTranslatedMessage(mode, message, key):
 ? ?if mode[0] == 'd':
 ? ? ? ?key = -key
 ? ?translated = ''
 ? ?for i in ?range(len(message)):
 ? ? ? ?symbol = message[i]
 ? ? ? ?num = ord(symbol)+ key
 ? ? ? ?if num > 126:
 ? ? ? ? ? ?num -= 95
 ? ? ? ?elif num < 32:
 ? ? ? ? ? ?num += 95
 ? ? ? ?translated += chr(num)
 ? ?return translated
?
mode = getMode()
message = getMessage()
if mode[0] != 'b':
 ? ?key = getKey()
?????????
print('你要翻译的信息是:')
if mode[0] != 'b':
 ? ?print(getTranslatedMessage(mode, message, key))
else:
 ? ?for key in range(1, MAX_KEY_SIZE + 1):
 ? ? ? ?print(key, getTranslatedMessage('decrypt', message, key))
?

已知偏移量的加密和解密

未知偏移量的爆破

通过穷举爆破我们可以看到第27条是有意义的明文。

偏移量为斐波那契数列的变异凯撒

这个变异凯撒原先是做的屠师傅出的题，把凯撒和斐波那契数列结合在一起了

屠师傅的解题代码：

'''
兔兔
toons
'''
n=input()
l=[1,1]
num=0
a=1
b=1
out=0
result=''
for i in range(3,30):
 ? ?num=a+b
 ? ?l.append(num)
 ? ?a,b=b,num
for i in range(len(n)):
 ? ?if n[i] in ['1','0','{','}','!','_']: ? ? ? #特殊字符直接添加
 ? ? ? ?result+=n[i]
 ? ?elif ord(n[i]) >=97:
 ? ? ? ?num=l[i] % 26
 ? ? ? ?out=ord(n[i])-num
 ? ? ? ?if out <97:
 ? ? ? ? ? ?out+=26
 ? ? ? ?result+=chr(out)
 ? ?elif ord(n[i]) >=65:
 ? ? ? ?num=l[i] % 26
 ? ? ? ?out=ord(n[i])-num
 ? ? ? ?if out <65:
 ? ? ? ? ? ?out+=26
 ? ? ? ?result+=chr(out)
print(result)

基于斐波那契数列变异的凯撒加密和解密

# Caesar Cipher Rabbit
?
MAX_KEY_SIZE = 26
?
def getMode():
 ? ?while True:
 ? ? ? ?print('请选择加密或解密模式,或者选择暴力破解：')
 ? ? ? ?print('加密:encrypt(e)')
 ? ? ? ?print('解密:decrypt(d)')
 ? ? ? ?print('暴力破解:brute(b)')
 ? ? ? ?mode = input().lower()
 ? ? ? ?if mode in 'encrypt e decrypt d brute b'.split():
 ? ? ? ? ? ?return mode
 ? ? ? ?else:
 ? ? ? ? ? ?print('请输入"encrypt"或"e"或"decrypt"或"d"或"brute"或"b"!')
?
def getMessage():
 ? ?print('请输入你的信息：')
 ? ?return input()
?
def getfbnq():
 ? ?fbnq = [1,1]
 ? ?a = 1
 ? ?b = 1
 ? ?while True:
 ? ? ? ?for i in range(3,len(message)+1):
 ? ? ? ? ? ?count=a+b
 ? ? ? ? ? ?fbnq.append(count)
 ? ? ? ? ? ?a,b=b,count
 ? ? ? ?print('斐波那契序列密钥已载入:{}'.format(fbnq))
 ? ? ? ?return fbnq
?
?
def getTranslatedMessage(mode, message,fbnq):
 ? ?if mode[0] == 'd':
 ? ? ? ?for i in ?range(len(message)):
 ? ? ? ? ? ?fbnq[i] = -fbnq[i]
 ? ?translated = ''
 ? ?for i in ?range(len(message)):
 ? ? ? ?symbol = message[i]
 ? ? ? ?if symbol.isalpha():
 ? ? ? ? ? ?key = fbnq[i] % 26
 ? ? ? ? ? ?num = ord(symbol)+ key
 ? ? ? ? ? ?if symbol.isupper():
 ? ? ? ? ? ? ? ?if num > ord('Z'):
 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?num -= 26
 ? ? ? ? ? ? ? ?elif num < ord('A'):
 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?num += 26
 ? ? ? ? ? ?elif symbol.islower():
 ? ? ? ? ? ? ? ?if num > ord('z'):
 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?num -= 26
 ? ? ? ? ? ? ? ?elif num < ord('a'):
 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?num += 26
?
 ? ? ? ? ? ?translated += chr(num)
 ? ? ? ?else:
 ? ? ? ? ? ?translated += symbol
 ? ?return translated
?
mode = getMode()
message = getMessage()
if mode[0] != 'b':
 ? ?fbnq = getfbnq()
?
print('你要翻译的信息是:')
if mode[0] != 'b':
 ? ?print(getTranslatedMessage(mode, message,fbnq))
else:
 ? ?print("此种凯撒变异无需爆破")

base家族

base加密的原理是通过把二进制的数据按照一定规则用指定数量的ASCII字符对数据进行编码
最基础的ASCII用128（2^8）个字符，对二进制数据进行编码

正在上传…重新上传取消base64 编码是用64（2^6)个字符，对二进制数据进行编码
base32 就是用32（2^5）个字符，对二进制数据进行编码
base16 就是用16（2^4）个字符，对二进制数据进行编码

base 16. base32.base64的加密和解密

#encoding=utf-8
import base64
def getMode():
 ? ?while True:
 ? ? ? ?print('请选择加密或解密')
 ? ? ? ?print('加密:encrypt(e)')
 ? ? ? ?print('解密:decrypt(d)')
 ? ? ? ?mode = input().lower()
 ? ? ? ?if mode in 'encrypt e decrypt d '.split():
 ? ? ? ? ? ?return mode
 ? ? ? ?else:
 ? ? ? ? ? ?print('请输入"encrypt"或"e"或"decrypt"或"d"!')
 ? ? ? ? ? ?
def getMessage():
 ? ?print('请输入你的信息：')
 ? ?return input()
?
?
def getType():
 ? ?typel = 0
 ? ?while True:
 ? ? ? ?print('请输入base类型(16或32或64)')
 ? ? ? ?typel = int(input())
 ? ? ? ?if (typel ==16 or typel ==32 or typel ==64):
 ? ? ? ? ? ?return typel
?
?
def base16_encrypt():
 ? ?print("base16加密结果: ", end="")
 ? ?print(base64.b16encode(message))
?
def base32_encrypt():
 ? ?print("base23加密结果: ", end="")
 ? ?print(base64.b32encode(message))
?
def base64_encrypt():
 ? ?print("base64加密结果: ", end="")
 ? ?print(base64.b64encode(message))
?
def base16_decrypt():
 ? ?print("base16解密结果: ", end="")
 ? ?print(base64.b16decode(message))
?
def base32_decrypt():
 ? ?print("base32解密结果: ", end="")
 ? ?print(base64.b32decode(message))
?
def base64_decrypt():
 ? ?print("base64解密结果: ", end="")
 ? ?print(base64.b64decode(message))
?
?
def getTranslatedMessage(mode, message, typel):
 ? ?if mode[0] == 'e':
 ? ? ? ?if typel == 16:
 ? ? ? ? ? ?base16_encrypt()
 ? ? ? ?elif typel ==32:
 ? ? ? ? ? ?base32_encrypt()
 ? ? ? ?elif typel ==64:
 ? ? ? ? ? ?base64_encrypt()
 ? ?else:
 ? ? ? ?if typel == 16:
 ? ? ? ? ? ?base16_decrypt()
 ? ? ? ?elif typel ==32:
 ? ? ? ? ? ?base32_decrypt()
 ? ? ? ?elif typel ==64:
 ? ? ? ? ? ?base64_decrypt()
 ? ? ? ?
 
mode = getMode()
message = str.encode(getMessage())
typel = getType()
getTranslatedMessage(mode, message, typel)
?
?

加密

解密

栅栏密码

栅栏密码，就是将要加密的明文分为N个一组，再从每组的选出一个字母连起来，形成一段无规律的密文。由于栅栏密码本身的特性，它非常容易被破解
栅栏密码的加密

message=input("请输入你的信息：")
print('请输入栅栏行数(1-%s)' % (len(message)))
key =int(input())
translated = ''
for j in range(key):
 ? ?for i in range(j,len(message),key):
 ? ? ? ?translated = translated + message[i]
print(translated)

解密脚本来自互联网，而且只有在加密内容和栅栏行数能整除的情况下才能计算

#coding = utf-8
e =input('请输入要解密的字符串\n')
elen = len(e) #计算字符串长度
field=[]
for i in range(2,elen): #做一个循环，从2开始到数字elen（字符串长度）
 ? ?if(elen%i==0): #计算哪些数字能整除字符串
 ? ? ? ?field.append(i) #将能整除的数字append到field里面
for f in field:
 ? ?b = elen // f #用字符串长度除以上面计算出能整除的数字f
 ? ?result = {x:'' for x in range(b)} 
 ? ?for i in range(elen): #字符串有多少位，就循环多少次
 ? ? ? ?a = i % b;
 ? ? ? ?result.update({a:result[a] + e[i]}) #字符串截断，并update新数据
 ? ?d = ''
 ? ?for i in range(b):
 ? ? ? ?d = d + result[i]
 ? ?print ('分为'+str(f)+'栏时，解密结果为：  '+d+'\n') #输出结果，并开始下一个循环，直到循环结束