基于矩阵的多表代换密码怎么用Python实现加密和解密?能跑通的完整代码长啥样?

好的,下面是一个简单的Python程序示例,用于演示如何实现基于矩阵变换的多表代换密码算法。该例子包括加密和解密功能。 ```python import numpy as np def mod_inverse(a, m): # 求a关于m的乘法逆元 for x in range(1, m): if (a * x) % m == 1: return x raise ValueError(f"No modular inverse found for {a} modulo {m}") class MultiTableSubstitutionCipher: def __init__(self, key_matrix_str='5 8; 17 3', alphabet="ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ"): self.alphabet = alphabet self.key_matrix = np.array([[int(x.strip()) for x in row.split()] for row in key_matrix_str.split(';')]) self.modulo = len(self.alphabet) determinant = int(round(np.linalg.det(self.key_matrix))) if determinant % self.modulo == 0 or not all(i < self.modulo for i in self.key_matrix.flatten()): print("Key matrix is invalid") exit(-1) try: inv_det = mod_inverse(determinant % self.modulo, self.modulo) except Exception as e: print(e) exit(-1) adjoint_matrix = np.round(inv_det * np.linalg.inv(self.key_matrix)).astype(int) % self.modulo self.inverse_key_matrix = adjoint_matrix.tolist() def text_to_numbers(self, plaintext): return [self.alphabet.index(c.upper()) for c in plaintext] def numbers_to_text(self, number_list): return ''.join([self.alphabet[i] for i in number_list]) def pad_text(self, input_text, padding_char='X'): while len(input_text) % self.key_matrix.shape[0] != 0: input_text += padding_char return input_text def encrypt(self, plaintext): padded_plaintext = self.pad_text(plaintext) num_vector = self.text_to_numbers(padded_plaintext) cipher_nums = [] block_size = self.key_matrix.shape[0] for start_idx in range(0, len(num_vector), block_size): block_num_vec = num_vector[start_idx:start_idx + block_size] encrypted_block = np.dot(block_num_vec, self.key_matrix) % self.modulo cipher_nums.extend(list(map(lambda n: n.item(), list(encrypted_block)))) ciphertext = self.numbers_to_text(cipher(nums)) return ciphertext def decrypt(self, ciphertext): num_vector = self.text_to_numbers(ciphertext) original_nums = [] block_size = self.key_matrix.shape[0] for start_idx in range(0, len(num_vector), block_size): block_num_vec = num_vector[start_idx :start_idx + block_size] decrypted_block = np.dot(block_num_vec, self.inverse_key_matrix) % self.modulo original_nums.extend(decrypted_block.astype(int).flatten()) recoveredtext = self.numbers_to_text(original_nums) return recoveredtext if __name__ == '__main__': key_matrix_string = '3 4; 6 5' cipher_tool = MultiTableSubstitutionCipher(key_matrix_string) message = "HELLO" enc_msg = cipher_tool.encrypt(message) dec_msg = cipher_tool.decrypt(enc_msg) print(f"Original Message: {message}") print(f"Encrypted Message: {enc_msg}") print(f"Decrypted Message: {dec_msg}") ``` 请注意,在实际应用中应确保所选的关键字矩阵满足特定条件(如其行列式模字母集大小需存在乘法逆),并且处理输入文本长度不是块大小倍数的情况。 上述代码实现了基本的功能框架,您可以根据需要进一步调整和完善它。由于时间限制等原因,可能存在某些未考虑到的地方;如果发现有误或可以改进之处,请随时告知!

创作声明:本文部分内容由AI辅助生成(AIGC),仅供参考

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