Python 实现凯撒密码加密、解密与暴力破解详解

凯撒密码原理与安全性分析

凯撒密码属于一种基础的替换加密算法。其核心机制是将明文中的每个字符，依据字母表顺序向左或向右移动固定的位数，从而生成对应的密文字符。

以偏移量为 3 为例，明文中的字母 A 会被转换为 D，B 转换为 E，其余字母依此类推进行替换。

若已知加密时的偏移量，接收方可通过逆向运算，快速将密文还原为原始明文。

以下两张图展示了偏移量为 8 时的对应关系：图一为凯撒密码轮盘，外层表示明文，内层表示密文，通过旋转轮盘可调整偏移量；图二展示了具体的加密流程。

需要注意的是，对同一段明文连续应用多个不同偏移量的凯撒加密，并不能提升安全性。多次旋转轮盘的效果等同于最终抵消后的单次旋转，其复杂度并未增加，因此仍易受暴力破解攻击。

例如，先对明文进行偏移 3 位的加密，再对生成的密文进行偏移 10 位的加密，其最终效果等同于直接对原始明文进行偏移 13 位的加密。

Python 凯撒密码加密解密实现

二、Python 实现凯撒密码

源代码：

while True:
 key = input("Please input a key number (like 13):\n") or 13
 mode = input("\nPlease input mode (encrypt or decrypt):\n") or "encrypt"

 symbols = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890 !?.'
 # 根据数字 key 对字母表 symbols 进行偏移操作，形成密文字母表 ciphers
 ciphers = symbols[int(key):] + symbols[:int(key)]
 # 根据加密与解密动作，生成明文字母到密文字母（或密文到明文）的对应关系
 transtab = str.maketrans(symbols, ciphers) if mode == 'encrypt' else str.maketrans(ciphers, symbols)

 message = input("\nPlease input plaintext or ciphertext:\n")
 # 完成明文到密文（或密文到明文）的转换
 result = message.translate(transtab)
 print(f"\nThe result is: {result}\n\n")

运行效果如下：

Please input a key number (like 13): 13

Please input mode (encrypt or decrypt): encrypt

Please input plaintext or ciphertext: This is my secret message.

The result is: guv6Jv6Jz!J6rp5r7Jzr66ntrM

Please input a key number (like 13): 13

Please input mode (encrypt or decrypt): decrypt

Please input plaintext or ciphertext: guv6Jv6Jz!J6rp5r7Jzr66ntrM

The result is: This is my secret message.

Python 凯撒密码暴力破解方法

三、Python 对凯撒密码的爆破

当加密使用的 key 值未知时，可通过尝试所有可能的 key 值（从 0 到字母表长度减一）对密文进行解密，并输出结果以判断哪一个是具有实际意义的明文。

源代码：

symbols = 'ABCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZabcdefghijklmnopqrstuvwxyz1234567890 !?.'

ciphertext = input("Please input ciphertext:\n")


for key in range(len(symbols)):
 ciphers = symbols[key:] + symbols[:key]
 transtab = str.maketrans(ciphers, symbols)
 plaintext = ciphertext.translate(transtab)

 print(f'Key #{key}: {plaintext}')

运行效果如下：

Please input ciphertext: guv6Jv6Jz!J6rp5r7Jzr66ntrM Key #0: guv6Jv6Jz!J6rp5r7Jzr66ntrM Key #1: ftu5Iu5Iy I5qo4q6Iyq55msqL Key #2: est4Ht4Hx0H4pn3p5Hxp44lrpK Key #3: drs3Gs3Gw9G3om2o4Gwo33kqoJ Key #4: cqr2Fr2Fv8F2nl1n3Fvn22jpnI Key #5: bpq1Eq1Eu7E1mkzm2Eum11iomH Key #6: aopzDpzDt6Dzljyl1DtlzzhnlG Key #7: ZnoyCoyCs5CykixkzCskyygmkF Key #8: YmnxBnxBr4BxjhwjyBrjxxfljE Key #9: XlmwAmwAq3AwigvixAqiwwekiD Key #10: Wklv.lv.p2.vhfuhw.phvvdjhC Key #11: Vjku?ku?o1?ugetgv?oguucigB Key #12: Uijt!jt!nz!tfdsfu!nfttbhfA Key #13: This is my secret message. Key #14: Sghr0hr0lx0rdbqds0ldrrZfd? Key #15: Rfgq9gq9kw9qcapcr9kcqqYec! ...

参考资料

Cracking Codes with Python

以上就是python 密码学示例——凯撒密码的实现的详细内容，更多关于python 凯撒密码的资料请关注本站其它相关文章！