栅栏密码——精选推荐

栅栏密码
1. 原理介绍
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：
1.1 加密
(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
1.2 解密
(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
2. 具体实现(python)
2.1 加密
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)
2.2 解密
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)
2.3 测试样例及结果
# 样例⼀
plaintext = "whateverisworthdoingisworthdoingwell"
m = 3 # 栅栏⾏数
ciphertext = "wtesrdnsrdneherwtogwtoglaviohiiohiwl"
# 样例⼆
plaintext = "healthismoreimportantthanwealth"
m = 2
ciphertext = "hatimriprathnelhelhsoemotntawat"
3. 其它
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》。